processo industrial

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UTILIDADES DE PROCESSOS 
 
Eng° Nivaldo Bernardo Ferreira
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capítulo 1: PROCESSOS INDUSTRIAIS 
 
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1. Conceitos Básicos 
 
1.1. Definição de Processo 
 
É o conjunto de equipamentos, escolhidos pelas suas funções específicas e 
interligados de modo a possibilitar a transformação de uma matéria-prima em um 
produto de interesse, de forma econômica, segura e em escala comercial. 
Os processos químicos podem ser constituídos por uma seqüência de etapas muito 
diferentes, que têm princípios fundamentais independentes da substância que está 
sendo operada e de outras características do sistema. No projeto de um processo, 
cada etapa a ser usada pode ser investigada individualmente. Algumas etapas são 
reações químicas, enquanto outras são modificações químicas. O conceito de 
operação unitária está baseado na filosofia de que uma seqüência amplamente variável 
de etapas pode ser reduzida a operações simples, ou a reações, que são idênticas 
independentemente do material que está sendo processado. 
 
1.2. Reação Química 
 
Transformação de uma ou mais substâncias, denominadas reagentes, em outras 
substâncias, denominadas produtos. 
 
1.3. Definição de Operações Unitárias 
 
Qualquer processo químico, qualquer que seja a sua escala, pode ser decomposto 
numa série coordenada do que se pode denominar ―ações unitárias‖, como moagem, 
mistura, aquecimento, absorção condensação, lixiviação, precipitação, cristalização, 
filtração, dissolução, eletrólise, entre outras. O número destas operações unitárias 
básicas não é muito grande, apesar de que nos últimos anos há uma tendência 
constante de introdução de novas técnicas de processamento. 
 
1.3.1. Operações Mecânicas 
 
 Operações com Sólidos: Fragmentação, Transporte, Peneiramento, Mistura, 
Armazenamento 
 Operações com Fluidos: Escoamento de fluidos, Bombeamento de líquidos, 
movimentação e Compressão de Gases, Mistura e Agitação de Líquidos 
 Operações com Sólidos e Fluidos: Fluidização de Sólidos e Separações 
mecânicas (sólido-sólido, líquido-sólido, sólido-gás, líquido-gás, líquido-líquido) 
 
1.3.2. Transferência de Calor 
 
 Transferência de Calor por Condução 
 Aquecimento e Resfriamento de Fluídos 
 Condensação 
 Ebulição 
 Evaporação 
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 Transferência de Calor por Radiação 
 
1.3.3. Transferência de Massa 
 
 Destilação 
 Absorção e ―Stripping‖ de Gases 
 Adsorção 
 Extração Líquido-Líquido 
 Lixiviação 
 Secagem e Umidificação de Gases 
 Secagem de sólidos 
 Cristalização 
 Troca Iônica 
 
1.4. Conceito de Balanço de Massa 
 
O Balanço de Massa (BM) é uma restrição imposta pela natureza. A lei da conservação 
de massa nos diz que a massa não pode nem ser criada, nem destruída. Logo, não 
havendo acúmulo de massa no interior de um equipamento, tem-se ao longo de um 
determinado intervalo de tempo que: massa total na entrada = massa total na saída. 
Fazendo o intervalo de tempo tender a zero, ao invés de quantidades de massa, 
passamos a falar em termos de vazões: vazão mássica total que entra = vazão 
mássica total que sai 
 
2. Classificações dos Sistemas 
 
2.1. Quanto ao Regime de Operação 
 
Um sistema pode ser operado da seguinte maneira: 
 
 Operação em Batelada: a massa não cruza as fronteiras do processo durante o 
tempo da batelada. O sistema é alimentado e os produtos são retirados de uma 
só vez, no início e ao final do tempo de processo, respectivamente. Assim, o 
processo ao longo da batelada se comporta como um sistema fechado. 
Normalmente, esta estratégia de operação é usada para produzir pequenas 
quantidades de especialidades químicas, produtos sazonais ou feitos por 
encomenda. 
 Operação Contínua: há continuamente a passagem de massa através das 
fronteiras do processo através das correntes de entrada e de saída. Desta forma 
o processo se comporta como um sistema aberto. Esta operação é característica 
de grandes volumes de produção, como ocorre, por exemplo, no refino do 
petróleo. 
 Operação Semi-batelada ou Semi-contínua: qualquer processo que não é 
operado em batelada ou em regime contínuo. Um exemplo deste tipo de 
processo é aquele em que uma massa de líquido é alimentada em um reator e 
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gás é borbulhado durante um certo tempo através do líquido. Ao final, a 
passagem de gás é interrompida e o líquido retirado do reator. 
 
2.2. Quanto ao Comportamento ao Longo do Tempo 
 
A operação de um processo também pode ser classificada conforme o comportamento 
das variáveis ao longo do tempo: 
 
 Operação em Regime Estacionário: os valores das variáveis de processo - 
temperatura, vazões, concentrações, por exemplo – não variam com o tempo 
em qualquer posição fixa. 
 Operação em Regime Transiente: os valores das variáveis variam com o tempo 
em alguma posição fixa do processo. Os processos em batelada têm uma 
natureza tipicamente transiente, enquanto os processos contínuos operam 
normalmente em regime estacionário. 
 
3. Fluxos Especiais em um Processo 
 
Existem algumas correntes de processo que têm um objetivo específico e aparecem 
em uma grande quantidade de fluxogramas. Estas correntes são apresentadas a 
seguir, bem como uma discussão inicial de suas finalidades. 
 
3.1. Reciclo 
 
A corrente de reciclo é uma corrente que retorna parte ou a totalidade da massa de um 
ponto avançado do processo para um outro em uma posição pela qual esta massa já 
tenha passado. Uma representação esquemática de uma corrente de reciclo é 
apresentada na figura abaixo. Note que a corrente de reciclo nasce em um ponto de 
divisão que não necessariamente é um divisor de corrente. Muitas vezes a sua origem 
é em um equipamento de separação, o que trás como conseqüência que a sua 
composição é diferente da composição das outras correntes que saem de tal 
equipamento. 
As correntes de reciclo servem para a recuperação de reagente não consumido na 
etapa de reação, para a recuperação de catalisador que seja arrastado para fora do 
reator, assim como podem auxiliar no controle de processos através da diluição da 
corrente que é alimentado no reator, situação importante em reações altamente 
exotérmicas. Nesses casos, o reciclo é parcial. Há ainda sistemas onde um fluido opera 
em circuito fechado, por exemplo em ciclos de refrigeração e o circuito de água de 
resfriamento em plantas de processo. Nesses sistemas a totalidade da corrente é 
recirculada. 
 
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3.2. ―By-pass‖ 
 
As correntes de by-pass podem ser entendidas como correntes de reciclo com o 
sentido do escoamento invertido. Assim, o fluido que passa por uma corrente de 
bypass não atravessa o(s) equipamento(s) posicionado(s) na direção principal do 
processo entre o início do by-pass e o seu retorno para a corrente principal (vide figura 
abaixo). As correntes de by-pass, via de regra, são originadas em um divisor de 
correntes e terminam em um misturador. 
A corrente de bypass tem a sua utilização ligada principalmente ao controle 
operacional da planta, ou especificamente, de equipamentos. Assim, é comum ocorrer 
o by-pass de um equipamento, com a vazão que passa por esta corrente sendo 
manipulada para manter as condições de saída desejadas. 
 
 
 
3.3. Purga 
 
A corrente de purga é uma corrente que é retirada de uma outra e é descartada. Seu 
objetivo é promover o descarte de substâncias que, sem a purga, iriam se acumular, 
principalmente em circuitos de reciclo. 
Imagine que haja a formação de um produto secundário na reação e que o processo de 
separação não seja capaz de separá-lo da matéria prima não reagida que é reciclada. 
Desde modo, a corrente de reciclo conterá toda a quantidade deste produto 
secundário. Assim, a corrente de purga retirada do reciclo é o único ponto de descartedeste produto secundário. Caso isto não fosse feito, haveria um acúmulo deste produto 
secundário, pois ele é continuamente formado na reação. 
 
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3.4. ―Make-up‖ 
 
A corrente de make-up é a corrente que repõe perdas em um circuito fechado. Seja, 
por exemplo, o circuito de água de resfriamento em uma planta de processos. Este 
circuito disponibiliza água, a temperatura ambiente, para retirar energia de qualquer 
ponto do processo. Ele é formado, principalmente, por uma bomba, que joga a água 
fria para o processo, e por uma coluna de resfriamento, que recebe a água aquecida 
que sai do processo e torna a resfriá-la até a temperatura ambiente, disponibilizando-a 
para ser novamente bombeada, fechando assim o circuito. Neste circuito, vazamentos 
e evaporação na torre de resfriamento são as principais causas da diminuição da água 
que circula. Para manter a quantidade constante, há a necessidade de repor esta água 
perdida, o que é feito através de uma corrente de make-up. 
 
 
 
4. Controle de Processo: Instrumentação e Automação 
 
4.1. Definições 
 
4.1.1. Medição 
 
Ato de medir. 
 
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4.1.2. Medida 
 
Resultado da medição. 
 
4.1.2.1. Instrumento de medida 
 
é o dispositivo pelo qual pode-se avaliar (medir) uma quantidade física, atribuindo-lhe 
um valor numérico ou uma qualificação. Por exemplo : a quantidade a ser medida pode 
ser uma temperatura, massa, pressão, velocidade, nível, etc. O valor numérico pode 
ser 34 ºC, ou 45 kg, ou 3,5 kgf/cm2, ou 122 km/h, etc. Uma qualificação da medida 
pode ser um aviso (luz de alerta) de pressão acima do permitido, ou um sinal (sonoro) 
de temperatura muito elevada, etc. 
 
4.1.2.2. Sistema de medida 
 
são vários instrumentos de medida usados em conjunto. Por exemplo, o medidor de 
nível de combustível de um automóvel é composto de uma bóia, uma resistência 
elétrica, condutores elétricos, e um mostrador (amperímetro ou voltímetro). Todo esse 
conjunto é usado para mostrar no painel do carro o nível de combustível do tanque. 
 
4.2. Utilização dos Instrumentos de Medida 
 
4.2.1. Monitoração de Processos e Operações 
 
Certas aplicações de instrumentos de medida podem ser caracterizadas por terem 
essencialmente a função de monitorar. Como exemplo os termômetros, barômetros e 
anemômetros usados em uma estação meteorológica, simplesmente indicam as 
condições do tempo, sem qualquer função de controle. Da mesma forma, os medidores 
domésticos de consumo de água, eletricidade, gás, apenas indicam o consumo, 
controlá-los. 
 
4.2.2. Controle de Processos e Operações 
 
Outra aplicação de extrema importância para os instrumentos de medida é utilizá-los 
como componentes num sistema automático de controle. É claro que, para controlar 
uma variável é necessário, inicialmente medi-la. Por isso todos os sistemas com 
"feedback" têm como elemento principal um instrumento de medida. 
Um exemplo bastante comum é o controle de temperatura do refrigerador doméstico. 
Um termômetro lê, continuamente, a temperatura interna do refrigerador. Quando ela 
aumenta e atinge um valor especificado, o termômetro aciona um contato elétrico que 
liga o motor de refrigeração. A temperatura diminui até atingir um valor mínimo, quando 
o o termômetro desliga o motor. Desta forma, a temperatura do refrigerador permanece 
continuamente entre dois valores de temperaturas pré-estabelecidos. Percebe-se 
claramente a função do termômetro como controlador do processo. 
 
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4.2.2.1. Controle por realimentação (feed-back): 
 
O controle é feito com base na comparação entre o resultado obtido e o desejado. 
 
4.2.2.2. Controle feed-forward (chamado às vezes de preditivo): 
 
O controle é feito com base nos dados de entrada. Para sua aplicação, o controlador 
deve entender as relações de causa e efeito relativos ao comportamento do processo. 
 
4.3. Abrangência da automação 
 
4.3.1. Funções da automação 
 
A automação pode ter as seguintes funções em um processo: 
 
 Controle: controle de variáveis de processo (temperatura, vazão, pH, pressão, 
etc), balanceamento de passes, controle de razão, etc. 
 Segurança: válvulas de segurança, discos de ruptura, intertravamentos, 
diagrama de causa e efeito e lógicos, etc. 
 
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4.3.2. Níveis de automação 
 
No início da revolução industrial, o objetivo da automação se restringia a controlar (no 
sentido de manter constante) uma variável específica. Atualmente, o objetivo é a 
otimização do processo para maximização dos resultados, utilizando-se de ferramentas 
avançados de previsão e desenvolvimento de modelos. 
 
4.4. Motivação para controle de processo 
 
As principais causas que levam a um controle de processo mais eficaz são os 
seguintes: 
 
 Segurança operacional e pessoal 
 Adaptação a perturbações externas 
 Estabilidade operacional 
 Especificação do produto 
 Redução do impacto ambiental 
 Adaptação às restrições inerentes à operação do sistema 
 Otimização 
 Resultado econômico do processo 
 
Desta forma, um sistema de controle é justificável economicamente, quando permite 
operar próximo aos limites impostos pela segurança, pelo meio-ambiente e pelo 
processo (temperatura máxima, pureza mínima), alterando as condições de operação 
anteriores (linha tracejada) para uma condição mais favorável (linha contínua). 
Os ganhos associados a uma menor variabilidade se tornam ainda maiores em 
processos onde existem transições entre produtos com diferentes graus ou 
especificações, como ocorre freqüentemente no refino do petróleo e em unidades de 
polimerização. Inevitavelmente, durante a transição, haverá um período em que será 
gerado um produto fora de especificação, que será reciclado (maior gasto de energia) 
ou vendido (a preços mais baixos). A seleção de uma boa estratégia de controle 
permite reduzir o tempo de produção fora da especificação, e conseqüentemente 
melhora o resultado econômico do processo. 
 
4.5. Equipamentos convencionais de controle 
 
4.5.1. Sensores e transmissores 
 
Os elementos primários de medição têm por função medir alguma propriedade do 
sistema e convertê-la em um sinal que possa ser utilizado para controle. Em alguns 
casos, o elemento sensor gera um tipo de sinal que não é diretamente compatível com 
o sistema de controle. Neste caso, utiliza-se um transmissor para gerar um sinal 
compatível a partir do sinal recebido do sensor. Em muitos casos, o próprio transmissor 
é também o elemento sensor. 
Tipicamente, o sensor e o transmissor estão localizados perto do processo, e por isso 
são denominados "elementos de campo". 
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Existem diversas padronizações para o envio de sinais a um sistema de controle. O 
padrão pneumático (pressões de ar de 0,2 a 1,0 kgf/cm2 ou de 3 a 15 psi), usual há 
alguns anos, está praticamente em desuso. O padrão eletrônico consiste em sinais de 
corrente de 4 a 20 mA. Cada vez mais se impõe a comunicação digital entre os 
elementos de campo e o sistema de controle. Recentemente foi padronizado, depois de 
anos de teste, o protocolo fieldbus de comunicação digital, em que os elementos de 
campo trocam informações entre si. 
 
4.5.1.1. Medição de Pressão 
 
Há séculos que se conhecem métodos mecânicos de medição de pressão. Os 
manómetros de tubo em U, foram os primeiros medidores de pressão. Originalmente, 
estes tubos eram feitos de vidro e as escalas eram adicionadas conforme fosse 
necessário. Mas os manómetros são largos, tornando-se incómodos, e não estão bem 
ajustados para integração nas cadeias automáticas de controlo. No entanto, os 
manómetros encontram-se usualmente no laboratório, ou são usados como indicadores 
locais. Dependendo da pressão de referência usada, podem indicar pressões 
absolutas, atmosféricas e diferenciais. 
Os medidores de pressão podem ser classificados de acordo com os seus princípios defuncionamento: 
 
 Por equilíbrio com uma coluna de liquído de densidade conhecida 
o Manómetros de tubo em U 
o Manómetros de tipo reservatório 
o Manómetros de ramo inclinado 
o Manómetro diferencial 
o Manómetro com flutuador 
 Por equilíbrio de uma força produzida sobre uma área conhecida com uma força 
mensurável 
o Anel basculante 
o Campânula 
o Êmbolo 
 Por equilíbrio de uma força produzida sobre uma área conhecida com a tensão 
actuante num meio elástico 
o Bourdon 
o Diafragma 
o Cápsula 
o Fole 
 
4.5.1.2. Medição de Temperatura 
 
O parâmetro temperatura é um dos mais medidos em um processo industrial. Por ser 
um parâmetro cujo resultado é conseqüência de outros, a sua medição é bastante 
crítica. 
Os principais elementos primários de medição são: 
 
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 Termômetros comuns: 
o Expansão de fluído (de mercúrio ou outros líquidos como álcool) 
o Bimetálicos 
 Termistores: são resistores sensíveis à temperatura. Os elementos resistivos 
são óxidos de metais como manganês, níquel, cobalto, cobre, ferro, titânio. 
 Sensores de Semi–Condutor: É sabido que os parâmetros elétricos dos 
semicondutores variam com a temperatura. E eles podem ser usados como 
sensores térmicos. 
 RTDs (Termoresistência): RTD é abreviação inglesa de "Resistance 
Temperature Detector". A base do funcionamento é o conhecido fenômeno da 
variação da resistência elétrica dos metais com a temperatura. Os metais mais 
usados são platina, níquel, cobre, ferro, molibdênio e/ou ligas dos mesmos. 
o Cobre. 
o Molibdênio 
o Níquel 
o Níquel-Ferro 
o Platina 
 Termopares: Os sensores anteriores operam basicamente pela variação da 
resistência elétrica com a temperatura. Isso significa que uma corrente elétrica 
deve ser fornecida ao elemento sensor 
 
4.5.1.3. Medição de Nível 
 
O parâmetro nível é fundamental para estabilizar a operação de um processo. 
É possível medir o nível através de: 
 
 Medidores de contato: 
o Bóia e fita 
o Corpo Imerso 
 Medidores de pressão diferencial: 
o D/P Cell 
o Caixa de Diafragma 
 Medidores sonares ou por Raios γ 
 
5. Engenharia de Processo 
 
A área da Engenharia Química que se preocupa com a visão sistemática dos 
Processos Químicos, é a chamada Engenharia de Processos. Esta pode ser definida 
da seguinte forma: ―Conjunto de atividades que incluem a concepção, o 
dimensionamento e a avaliação de desempenho do processo para obter um produto 
desejado.‖ Definido o produto desejado, informações quanto as possíveis matérias-
primas, o seu preço no mercado, a sua demanda e a qualidade requerida pelo mercado 
devem ser conhecidas de modo que sejam iniciadas as atividades da Engenharia de 
Processos. 
Estas atividades são normalmente realizadas em equipes multidisciplinares e podem 
ser divididas em três níveis: nível tecnológico (NT), nível estrutural (NE) e nível de 
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processos (NP). Os dois primeiros níveis são tratados durante o ESTUDO BÁSICO do 
projeto, e o último é desenvolvido nas etapas de ENGENHARIA BÁSICA deste mesmo 
projeto. 
 
 NT - Nível Tecnológico: definição da rota química a ser utilizada. Com esta 
definição fica decidido o tipo de matéria-prima a utilizada, bem como a natureza 
da reação química, quando presente, ou do processo físico preponderante. 
 NE - Nível Estrutural definição da estrutura do processo, ou seja, escolha dos 
principais equipamentos a serem utilizados bem como especificação da forma 
de interligá-los. 
 NP – Nível de Processo neste nível, conhecida a estrutura do processo, deve-se 
definir os valores dos principais parâmetros operacionais, de modo que as 
operações ocorram de forma segura e maximizando o lucro. 
 
À medida que a concepção do processo evolui e que o equipamento passa a ser 
projetado, o trabalho de engenharia evolui da área do processamento químico para as 
especialidades da mecânica, elétrica e civil. Os equipamentos são especificados de 
forma completa e passam a integrar um projeto capaz de ser montado, testado e 
operado. Esta fase é denominada de FASE DE DETALHAMENTO. 
Encerrada esta fase, os equipamentos serão montados e testados. Após o ―startup‖ 
da planta, inicia-se a FASE DE OPERAÇÃO do sistema. O avanço no estudo e 
desenvolvimento do processo veio a demonstrar que para aplicação correta da 
ENGENHARIA DE PROCESSO, além da necessidade da fundamentação científica 
para a transformação da matéria, através dos princípios da Física, Química, 
Matemática e Computação é também indispensável o estudo em termos de 
Administração, Sociologia, Economia, visando conhecer a influência social e 
econômica das aplicações tecnológicas. Outra avaliação indispensável é a questão da 
legislação aplicável, especialmente, nas questões ligadas à Segurança do Trabalho e 
ao Controle de Poluição. 
 
6. Materiais de Construção 
 
A Ciência dos Materiais teve um desenvolvimento histórico bastante acentuado nas 
recentes décadas, mas seu início ocorreu quando o homem preparou qualquer 
ferramenta ou utensílio usado para atender suas necessidades de sobrevivência 
natural. 
 
 Materiais naturais: são materiais que apresentam-se prontos ou quase prontos 
para uso na natureza. Exemplos: madeira, couro, ossos, pedras, etc.; 
 Materiais desenvolvidos empiricamente: materiais desenvolvidos a partir da 
observação e reprodução de ocorrências naturais. Exemplos: ligas de ferro, 
bronze, cerâmicas, vidro, papel e concreto; 
 Materiais desenvolvidos pelo conhecimento: materiais cuja descoberta foi 
orientada por considerações técnicas. Exemplos: ligas mais antigas de alumínio, 
de titânio de magnésio, metal duro, aços inoxidáveis, termoplásticos, 
termorígidos, elastômeros e fases de ligas de ferro. 
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 Materiais projetados: são materiais quase que exclusivamente preparados a 
partir de conhecimentos científicos e cujas propriedades podem ser 
quantitativamente previstas. Exemplos: semicondutores, materiais para reatores 
nucleares, aços de ultra-alta resistência mecânica, materiais compósitos 
reforçados com fibras, ligas com memória de forma e vidros metálicos. 
 
6.1. Seleção de materiais 
 
Visando selecionar um material destinado para certa aplicação é necessário elaborar 
uma especificação, que determine qual o material mais adequado para a construção do 
equipamento, considerando-se fatores técnicos e econômicos. 
 
 Fatores técnicos: 
o quanto às propriedades mecânicas: o material deve resistir aos esforços 
solicitados, o que também determina a espessura adequada. 
o quanto às propriedades térmicas: maior ou menor capacidade que o 
material tem de transmitir o calor, estabilidade à elevadas temperaturas e 
tensões mecânicas originadas com dilatações térmicas. 
o quanto às propriedades químicas: resistência à corrosão do material, 
considerando o fluido de contato e tempo útil de vida dentro da vida 
prevista para toda unidade. 
o quanto ao serviço de uso: condições de escoamento do fluido de contato 
sobre o material. 
o quanto à segurança: quando o risco do equipamento ou do local onde se 
encontra for alto, usa-se materiais mais nobres de forma a evitar a 
ocorrência de problemas de vazamentos ou paradas. 
o quanto às experiências anteriores e novas tecnologias: referências 
anteriores, tanto em literatura, como também através da similaridade no 
emprego de materiais em outras aplicações. 
 
 Fatores econômicos 
o quanto ao preço: é fator decisivo na escolha e tem implicação direta no 
custo de fabricação e tempo de vida. 
o quanto à disponibilidade: facilidade de obtenção, necessidade de 
importação, prazo de entrega, quantidades mínimas de compra e outros 
fatores de fornecimento. 
o quanto à qualidade do fornecimento: as características de um mesmo 
material podem variar entre vários fornecedores. 
o quanto a urgência: quando a parada de certo equipamento, 
principalmenteos pequenos como válvulas, filtros, etc., implica em parar 
toda uma grande unidade, esses devem ser fabricados com materiais 
mais nobres. 
 
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6.2. Classificação dos principais materiais 
 
materiais para vasos de pressão e 
trocadores de calor 
 
 
metais ferrosos 
aços-carbono; 
aços-liga; 
aços inoxidáveis. 
metais não-ferrosos 
alumínios e ligas; 
cobre e ligas; 
níquel e ligas; 
titânio, zircônio e ligas. 
 
materiais para caldeiras 
e fornos 
 
 
metais ferrosos 
aços-carbono; 
aços-liga; 
aços inoxidáveis 
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materiais para tanques 
de armazenamento e 
outros reservatórios 
sem pressão. 
 
 
metais ferrosos 
aços-carbono; 
aços-liga; 
aços inoxidáveis. 
metais não-ferrosos 
alumínios e ligas; 
cobre e ligas; 
níquel e ligas; 
titânio, zircônio e ligas. 
materiais não-metálicos 
concreto armado; 
materiais plásticos com 
fibras. 
 
materiais para 
tubulações, válvulas e 
acessórios de tubulação 
 
 
metais ferrosos 
aços-carbono; 
aços-liga; 
aços inoxidáveis; 
ferros fundidos. 
metais não-ferrosos 
alumínios e ligas; 
cobre e ligas; 
níquel e ligas; 
chumbo e ligas; 
titânio, zircônio e ligas. 
materiais não-metálicos 
concreto armado; 
materiais plásticos com 
fibras; 
vidro. 
 
No passado os materiais metálicos eram de muito maior importância, entretanto, com o 
advento de tecnologias para produção à preços razoáveis de materiais cerâmicos 
(materiais inorgânicos) e de materiais poliméricos (materiais orgânicos), esses últimos 
estão assumindo maiores aplicações. Exemplo: a larga aplicação de materiais 
poliméricos nos veículos automotivos. 
 
6.3. Principais materiais utilizados 
 
6.3.1. Metais Ferrosos 
 
 Aço Carbono 
o O aço carbono é o que apresenta menor relação custo/resistência 
mecânica, além de ser um material fácil de soldar e de se conformar. E, 
por estes motivos, é o material mais largamente utilizado na indústria. Em 
uma refinaria de petróleo, por exemplo, mais de 90% de todas as 
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tubulações são feitas em aço-carbono. Emprega-se o aço carbono para 
água doce, vapor de baixa pressão, condensados, ar comprimido, óleos, 
gases e muitos outros fluidos corrosivos, em temperaturas desde –45°C, 
e a qualquer pressão. 
o Devido ao fato de que o aço carbono é bastante susceptível às condições 
ambientais – umidade, temperatura e qualidade do ar, muitas vezes os 
materiais são fornecidos com uma película de proteção de zinco, sendo 
conhecido por galvanizado. 
o São fatores limitantes ao uso: 
 Temperatura de operação inferior a 450°C 
 uso com álcalis, desde que a temperatura de operação não supere 
a 40°C 
 O material não é recomendado para uso com ácidos ou para 
aplicações que exijam o contato direto com o solo. 
 
 Aços-Liga ou Inoxidáveis 
o Denomina-se aço-liga a todos os aços que possuem qualquer quantidade 
de outros elementos, além dos que entram na composição dos aços-
carbono. Dependendo da quantidade total de elementos de liga, 
distinguem-se os aços de baixa liga - com até 5% de elementos de liga, 
aços de liga intermediária – contendo entre 5 e 10%, e os aços de alta 
liga – com mais de 10%. 
o Os aços inoxidáveis sãos os que contém pelo menos 12% de cromo, o 
que lhes confere a propriedade de não se enferrujarem mesmo em 
exposição prolongada a uma atmosfera normal. 
o Em geral, estes materiais somente são utilizados em condições especiais 
devido aocusto. Os principais casos em que se justifica o emprego destes 
aços são: 
 Altas ou baixas temperaturas: fora da faixa adotada pelos aços 
carbono. 
 Alta corrosão; salvo em condições especiais, como por exemplo a 
água salgada. 
 Exigência de não contaminação do fluido 
 Segurança de instalações. 
 
 Ferro Fundido 
o O ferro fundido é utilizado para água, gás, água salgada e esgoto, em 
serviços de baixa pressão, temperatura ambiente, e onde não ocorram 
grandes esforços mecânicos. Esses tubos têm boa resistência à corrosão, 
principalmente ao solo, e grande duração. 
Em geral, é um material cuja utilização vem sendo reduzido pela 
excessiva fragilidade, pela dificuldade de manutenção e pelo tipo de 
fabricação. 
 
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6.3.2. Metais Não ferrosos 
 
Fazendo-se uma comparação geral entre os metais não-ferrosos e o aço carbono, 
podemos dizer que os metais não-ferrosos têm bem melhor resistência à corrosão. Em 
outros fatores, especialmente quanto ao custo, levam desvantagem. Devido a este 
fator, muitas vezes tem sido substituído por materiais plásticos em condições de alta 
corrosão. 
 
 Cobre e suas Ligas 
o O cobre é comercializado puro ou em ligas de cobre-niquel e latões. 
Possui excelente resistência ao ataque da atmosfera, da água (inclusive a 
salgada), álcalis, ácidos diluídos, muitos compostos orgânicos e outros 
produtos corrosivos. É especialmente susceptível à corrosão quando em 
contato com amônia, aminas e compostos nitrados. São muito utilizados 
em sistemas de refrigeração, sendo proibido o seu uso em processos que 
envolvam produtos alimentares ou farmacêuticos. 
 
 Alumínio e suas ligas 
o O alumínio é uma material muito leve, com alto coeficiente de transmissão 
de calor e muito boa resistência ao contato com a atmosfera, a água e 
compostos orgânicos. Possui resistência mecânica baixa. São mais 
utilizados em sistemas de refrigeração. 
 
 Chumbo 
o O chumbo é um material de baixa resistência mecânica, porém com 
excelente resistência química. Resiste bem à atmosfera, ao solo, às 
águas (inclusive salgadas ou ácidas), álcalis, halógenos e outros meios 
corrosivos. É muito utilizado para equipamentos que operem com ácido 
sulfúrico. 
 
 Níquel e suas ligas 
o São materiais de excelente resistência mecânica e química. O mais usual 
destes materiais é o monel (67% Ni, 30% Cu), que é empregado para 
tubulações de água salgada, ácido sulfúrico diluído, ácido clorídrico 
diluído, ácido fluorídrico, álcalis aquecidos e outros serviços corrosivos ou 
com exigência de não contaminação. 
 
 Titânio, Zircônio e suas ligas 
o Metais de propriedades extraordinárias quanto a resistência química, 
mecânica e térmica, sendo muito mais leves que os aços. Sua principal 
desvantagem é o preço. 
 
6.3.3. Materiais não metálicos 
 
 Materiais Plásticos 
19/127 
o Os materiais plásticos são atualmente o grupo mais importante dos 
materiais não metálicos utilizados na indústria, especialmente pelo custo 
dos materiais metálicos. Destaca-se dentre as vantagens do uso destes 
materiais: baixo peso, alta resistência a corrosão e facilidade de 
fabricação e manuseio. São desvantagens: baixa resistência ao calor, 
baixa resistência mecânica, pouca estabilidade dimensional e risco maior 
de propagação de incêndio. 
Destacam-se duas classes específicas: os termoplásticos e os 
termoestáveis, cuja diferenciação básica é que o primeiro pode ser 
facilmente conformado sob calor. São exemplos de termoplásticos, o 
polietileno e o PVC, e de termoestáveis, os epóxis e os poliésteres. Os 
termoestáveis são normalmente utilizados com fibra de vidro para 
aumentar a resistência mecânica do equipamento fornecido. 
De um modo geral, os plásticos se comportam bem perante aos ácidos 
inorgânicos diluídos, álcalis e halógenos. Resistem bem também à água 
salgada e a outros produtos químicos, com exceção dos orgânicos. Para 
alguns solventes, o ataque é muito rápido e o material é rapidamente 
consumido. 
Em geral, são utilizados em aplicações em temperatura ambiente, com 
baixos esforços mecânicos e para produtos altamente corrosivos. São 
largamente utilizados em plantas de tratamento de água ou de efluentes 
industriais. 
 
 Cimento ou Concreto 
o São materiais utilizados especialmente para o tratamento de água e 
efluentes. Não possuem resistênciaquímica, especialmente a soluções 
ácidas e a álcalis fortes. Sua resistência mecânica é baixa. A grande 
vantagem destes materiais é a baixa manutenção, quando bem aplicado. 
 
 Vidro 
o É material utilizado em condições bastante especiais, em processos que 
os produtos sejam muito corrosivos. É utilizado como revestimento de 
metais nestas condições, melhorando a resistência mecânica dos 
equipamentos. 
 
 Elastômeros 
o São materiais naturais ou sintéticos, cujas resistências mecânica, térmica 
e química variam entre os diversos tipos de materiais comercializados. 
São empregados especialmente para tubulações flexíveis, possuindo 
características similares ao plástico. Os materiais sintéticos mais 
largamente utilizados são o neoprene e o SBR (estireno butadieno). 
 
 
 
20/127 
 
TRABALHO LIVRE 
 
Com base no que foi apresentado na aula de Introdução a Processos prepare o 
trabalho a seguir. 
 
Você pretende montar uma empresa para produção de suco de _________________ 
 
1) Apresente: 
 O nome desta empresa. 
 O lay-out com a localização geográfica da sua empresa em relação ao 
municipio onde ela será estabelecida apontando os recursos naturais que 
serão utilizados bem como as vias de acesso, empresas vizinhas e 
comunidade de entorno. 
 
2) Determine: 
 Os benefícios socio-econômicos que a sua empresa apresentará para o seu 
município, estado e pais. 
 O relacionamento com a sociedade de seu municipio e a interação com a 
população vizinha à sua empresa apresentando os projetos sociais 
implantados em prol desta comunidade. 
 O comprometimento com o meio ambiente (ar, água e solo) da sua região. 
 O tipo de tecnologia que será utilizado pela sua empresa e os projetos 
previstos para a adequação destas tecnologias visando a utilização de 
energias renováveis e economia no consumo dos recursos finitos. 
 A proposta de reaproveitamento dos resíduos gerados nas áreas 
administrativas e operacionais desta empresa. 
 
3) Informe: 
 O nome do produto final. 
 O tipo de público que se pretende atingir e o tipo de abordagem que será 
utilizado para promover a venda do produto. 
21/127 
capítulo 2: Energia 
 
22/127 
ENERGIA: 
 
Em geral, o conceito e uso da palavra energia se refere "ao potencial para executar 
trabalho ou realizar uma ação". 
A palavra é usada em vários contextos diferentes. O uso científico tem um significado 
bem definido e preciso enquanto muitos outros não são tão específicos. 
O termo energia também pode designar as reações de uma determinada condição de 
trabalho, por exemplo o calor, trabalho mecânico (movimento) ou luz. Estes que podem 
ser realizados por uma fonte inanimada (por exemplo motor, caldeira, refrigerador, alto-
falante, lâmpada, vento) ou por um organismo vivo (por exemplo os músculos, energia 
biológica). 
A etimologia da palavra tem origem no idioma grego, onde εργος (erfos) significa 
"trabalho". 
Qualquer coisa que esteja trabalhando - por exemplo, movendo outro objeto, 
aquecendo-o, atravessando ou sendo atravessado por uma corrente elétrica - está 
―gastando" energia (uma vez que ocorre uma "transferência", pois nenhuma energia é 
perdida, e sim transformada ou transferida a outro corpo). Portanto, qualquer coisa que 
esteja pronta para trabalhar possui energia e enquanto o trabalho é realizado, ocorre 
uma transferência de energia. 
O conceito de Energia é um dos conceitos essenciais da Física. Nascido no século XIX, 
pode ser encontrado em todas as disciplinas da Física (mecânica, termodinâmica, 
eletromagnetismo, mecânica quântica, etc.) assim como em outras disciplinas, 
particularmente na Química. 
 
FORMAS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA 
 
Apesar de não se restringir a isso, a energia pode ser entendida como a capacidade de 
realizar trabalho. As sociedades humanas dependem cada vez mais de um elevado 
consumo energético para sua subsistência. Para isso, foram sendo desenvolvidos, ao 
longo da história, diversos processos de transformação, transporte e armazenamento 
de energia. Na realidade, só existem duas modalidades de energia: a potencial e a 
cinética. Mas elas se apresentam de várias formas: hidráulica, nuclear, eólica, solar 
entre outras. 
 
1. Energia hidrelétrica 
 
A energia hidrelétrica é a energia que vem do movimento das águas, usando o 
potencial hidráulico de um rio de níveis naturais, queda d'água ou artificiais. Essa 
energia é a segunda maior fonte de eletricidade do mundo. Frequentemente 
constroem-se represas que reprimem o curso da água, fazendo com que ela se 
[acumule] em um reservatório denominado barragem. Toda a energia elérica gerada 
dessa maneira é levada por cabos, dos terminais do gerador até o transformador 
elevado. A energia hidrelétrica apresenta certos problemas, como consequências 
socioambientais de alagamentos de grandes áreas. 
 
23/127 
1.1. Energia hidrelétrica no Brasil 
 
Devido à sua enorme quantidade de rios, a maior parte da energia elétrica disponível é 
proveniente de grandes usinas hidrelétricas. A energia primária de uma hidrelétrica é a 
energia potencial gravitacional da água contida numa represa elevada. Antes de se 
tornar energia elétrica, a energia primária deve ser convertida em energia cinética de 
rotação. O dispositivo que realiza essa transformação é a turbina. Ela consiste 
basicamente em uma roda dotada de pás, que é posta em rápida rotação ao receber a 
massa de água. O último elemento dessa cadeia de transformações é o gerador, que 
converte o movimento rotatório da turbina em energia elétrica. As usinas elétricas 
transformam a energia hidráulica em eletricidade. As usinas elétricas são uma fonte de 
energia limpa mas sua contrução impacta o ambiente. A formação do lago artificial 
alaga vastas áreas,destruindo a vegetaçao,matando animais e obrigando moradores da 
área alagada a procurar outro lugar para viver. 
 
1.1.1. Hidroelétrica de Itaipu 
 
Construída sobre o Rio Paraná, que divide Brasil e o Paraguai, Itaipu é a maior usina 
hidrelétrica do mundo. O rio corre ao longo da fronteira dos dois países e durante as 
negociações diplomáticas iniciais de construção da barragem, ambos os países 
estavam sofrendo das secas. O objetivo inicial era fornecer uma melhor gestão e 
aproveitamento dos recursos hídricos para o uso da irrigação de culturas. A Argentina 
também foi mais tarde incorporada em alguns planejamentos e acordos porque é um 
dos afetados diretamente pela construção. Se a barragem ficar completamente aberta 
para o fluxo de água, áreas ao sul, como Buenos Aires, teriam grande potencial de 
serem inundadas. A construção da barragem começou em 1975 e o primeiro gerador 
foi inaugurado em 1983. Hoje, a barragem fornece mais de 75% das necessidades de 
energia elétrica do Paraguai e atende a quase 25% da demanda de eletricidade do 
Brasil. Estima-se que 10.000 moradores foram desalojados pela construção da 
barragem e cerca de 40.000 pessoas foram contratadas para ajudar na construção do 
projeto. Muitas preocupações ambientais foram negligenciados durante a construção 
da barragem, porque a barragem iria produzir uma quantidade tão grande de energia 
com quase nenhuma emissão de poluentes e sem subprodutos indesejáveis, tal como 
acontece com a energia nuclear. 
 
1.1.2.Hidroeletricidade 
 
 
 
 
Complexo Hidrelétrico de Paulo Afonso, no Rio 
São Francisco, é algumas das usinas operadas 
pela Complexo Hidrelétrico de Paulo Afonso 
(CHESF). 
 
 
 
24/127 
 
Usinas hidrelétricas produzem mais de 90% da energia elétrica consumida no Brasil. 
Eles dependem das águas dos rios em níveis adequados em suas represas para gerar 
energia. A falta de chuvas, de investimentos e aumento do consumo resultou em 
racionalização de energia elétrica, conhecido como apagão,nos anos 2001 e 2002. A 
construção de novas usinas hidrelétricas significa impactos ambientais como grandes 
áreas que são inundadas, alterando o ecossistema. 
Tentar não usar muita energia durante o horário de pico, entre 18 e 21 horas, é 
necessário para evitar a necessidade de construir novas centrais de energia e linhas de 
transmissão só para atender a demanda nesse período. Novas barragens causma 
elevados custos sociais e ambientais devido à inundação da terra e pela destruição dos 
habitats de animais, plantas e comunidades inteiras que, muitas vezes, não são 
compensadas (reassentamento ou indenização). Grandes usinas hidrelétricas inundam 
imensas áreas de florestas e emitem grandes quantidades de metano para a 
atmosfera. Só existe desenvolvimento sustentável com energia vinda de novas fontes 
renováveis. Pequenas hidrelétricas podem produzir energia de forma descentralizada, 
com impacto ambiental reduzido. Essa opção pode ser implementada em várias 
regiões do país fazendo uso de cascatas naturais. Muitos agricultores brasileiros 
escolheram esta forma de produção de energia hidrelétrica.[] 
 
1.2. Apagões 
 
Um blecaute ou apagão é o corte ou colapso temporário do suprimento de energia 
elétrica em uma determinada área geográfica, que pode variar desde uma localidade 
ou bairro, até uma grande área metropolitana ou regiões inteiras de um ou mais países. 
Pode ser provocado por diferentes motivos, como acidentes, queda de linhas de 
transmisão, sobrecargas, pane parcial do sistema de geração ou de distribuição, ou 
ainda por medida de segurança nacional, como durante ataques aéreos contra cidades 
em períodos de guerras. 
No Brasil, o fenômeno passou a ser conhecido também pelo nome de "apagão". O 
termo em inglês blackout se popularizou depois do colapso elétrico ocorrido em 1965, 
quando o Nordeste dos Estados Unidos e parte do Canadá ficaram às escuras por 
cerca de 12 horas. 
Dentre os maiores apagões da história destaca-se o ocorrido entre 14 e 16 de agosto 
de 2003 nos Estados Unidos, que deixou mais de 50 milhões de pessoas sem luz por 
mais de um dia, afetando todo o sudeste do Canadá e nordeste dos Estados Unidos 
por cerca de três dias. 
Em relação ao número de pessoas atingidas, os maiores apagões da história foram os 
ocorridos na Índia, em janeiro de 2001, que deixou mais de 220 milhões de pessoas 
em luz, e o ocorrido na Indonésia, em agosto de 2005, afetando mais de 100 milhões 
de pessoas. Em novembro de 2006 vários países da parte ocidental da União Européia 
foram afetados por um rápido apagão de cerca de 2 horas. 
Os seguidos apagões na Califórnia entre 2001 e 2003 estão entre os que provocaram 
os maiores prejuízos econômicos da história, devido à frequência com que ocorreram e 
ao fato de provocarem a paralização das atividades produtivas no estado mais rico dos 
Estados Unidos. 
 
25/127 
1.2.1. Principais causa dos Apagões 
 
A maior parte dos apagões regionais ou locais é causado por 
danos aos sistema de alimentação ou de transmisão das 
redes de transmissão de energia elétrica. Estes danos 
geralmente são pontuais e localizados, na maior parte das 
vezes relacionados a acidentes locais como queda de 
árvores, postes ou torres de transmissão, principalmente 
durante tempestades ou vendavais. 
Os danos à infra-estrutura de transmissão de energia elétrica 
também podem ocorrer como decorrência de descargas 
elétricas (raios) simultâneas na rede ou em subestações, 
desde que provocando sobrecargas nos sistemas de 
transmissão, fusíveis ou transformadores. Nestes casos, 
ocorre a chamada sobrecarga elétrica geralmente ligada a 
um curto-circuito, quando a passagem de corrente elétrica é 
maior do que um circuito suporta devido à redução abrupta 
da impedância do mesmo. Normalmente o curto-circuito provoca danos tanto no 
circuito elétrico em que ocorre como no elemento que causou a redução de 
impedância. 
 
A sobrecarga de uma estação elétrica pode provocar o 
chamado efeito em cadeia, quando a queda de uma 
unidade transmissora ou um transformador provoca 
sobrecarga nos equipamentos similares em sequência, 
resultando em colapso da rede elétrica de uma região. 
A escassez relativa de energia, ou seja, a demanda maior 
que a capacidade de produção de energia, levou a um nível 
crônico de risco de apagões no Brasil entre 1999 e 2001. 
Isto levou o país a criar um programa de racionamento de 
energia elétrica de quase um ano, durante o ano de 2001, que ficou popularmente 
conhecido como o "apagão elétrico de 2001". Aquele "apagão" foi resultado da 
conjunção de vários fatores, principalmente a ausência de investimetnos estatais na 
construção de novas hidroelétricas ou na ampliação da rede de distribuição elétrica por 
mais de uma década. Isto provocou uma sobrecarga crônica do sistema elétrico, deixou 
o nível dos reservatórios baixos demais, a ponto do sistema colapsar diante de um 
curto período de seca regional mais prolongada, com chuvas menos intensas no país. 
 
1.2.3. Apagões no Brasil 
 
No Brasil, na década de 1990, houve o blecaute de 11 de Março de 1999, que atingiu 
grande parte do território do Brasil, deixando mais de 60 milhões de pessoas sem luz 
por cerca de quatro horas. Este episódio causou algumas horas de verdadeiro caos em 
metrópoles como Porto Alegre, Belo Horizonte, São Paulo e Rio de Janeiro. 
Na noite de 10 de Novembro de 2009, uma possível falha no Sistema Integrado de 
Distribuição de energia elétrica provocou o maior apagão da história do Brasil, 
26/127 
atingindo 18 estados, além de um corte de 30 minutos no fornecimento em 87% do 
território do Paraguai, afetando diretamente mais de 60 milhões de pessoas. 
A Usina de Itaipu alegou que não ocorreu nenhuma falha no sistema de geração de 
energia, mas que a falha deve ter ocorrido no sistema de 
transmissão nas linhas de Furnas. Este tem sido 
considerado um dos maiores apagões que o país já 
enfrentou, tendo grande repercussão em redes de 
comunicação instantânea como o Twitter e também 
repercussão internacional, noticiadas por redes como: 
CNN, The New York Times, CBS e BBC. A rede CBS 
difundiu a hipótese de que este episódio, assim como 
apagões anteriores provocados no Brasil em 2005 e 2007, foram provocados por 
ataques de hackers (crackers]) contra o sistema de computadores de controle da rede 
elétrica. O governo descartou completamente esta hipótese. 
A Associação Brasileira das Grandes Empresas de Transmissão de Energia Elétrica 
(Abrate) descartou as hipóteses de queda de linhas de transmissão e de sobrecarga 
devido a tempestade de raios ocorridas simultaneamente em diversas linhas de 
transmissão. A Abrate manteve a explicação de que uma falha inicial em um disjuntor 
ou subestação teria desencadeado um efeito dominó que desligou preventivamente 
outras linhas, sem definir exatamente como isto teve início. A ONS defende que o 
desligamento de parte do Sistema Interligado Nacional (SIN) teve início com a pane de 
três linhas de 750 quilovolts (kV) e do elo de corrente contínua da rede que leva 
energia de Usina Binacional de Itaipu ao SIN no Sudeste e Centro-Oeste do país. 
O apagão regional de 2005 foi considerado por alguns como resultado da grave seca 
na região norte e nordeste, as mais afetas pela redução parcial do nível dos 
reservatório das hidrelétricas brasileiras. Entretanto, a rede de televisão estadunidense 
CBS levanta a hipótese de sabotagem ocorrido através de um ataque de hackers. 
Semelhanças com o apagão regional ocorrido em 2007, quando o nível das usinas 
hidrelétricas estava elevado, levaram muitos especialistas a defender que estes 
processos teriam sido causados por um ciber ataque (do inglês cyberwar) de hackers 
mal intencionados (crackers), que atacaram o sistema de computadores de controle 
digital da redede distribuição elétrica brasileira. Outros técnicos levantam a falta de 
investimentos em linhas de transmissão e mau gerenciamento do sistema. A tese de 
ataque hacker foi reforçada por declarações de especialistas americanos em guerra 
cibernética e popularizada pelo video documentário "60 Minutes" produzido pela CBS 
sobre este tema. O vídeo defende explicitamente que estes episódios ocorridos no 
Brasil foram obra de crackers. 
Entretanto, as autoridades responsáveis no Brasil reforçam que não existem evidências 
que comprovem esta hipótese. O Brasil ainda não possui grandes equipes 
permanentes de especialistas em computação trabalhando para o governo com o 
objetivo de defender a infra-estrutua estratégica do país de ciber ataques ou de 
ciberterrorismo, como alguns países já vêem criando. 
 
2. Energia potencial 
 
É a energia que um objeto possui pronta a ser convertida em energia cinética. Um 
martelo levantado, uma mola enroscada e um arco esticado de um atirador, todos 
27/127 
possuem energia potencial. Esta energia está pronta para ser modificada em outras 
formas de energia e, consequentemente, realizar trabalho: quando o martelo cair, 
pregará um prego; a mola, quando solta, fará andar os ponteiros de um relógio; o arco 
disparará uma flecha. Assim que ocorrer algum movimento, a energia potencial da 
fonte diminui, enquanto se modifica em energia do movimento (energia cinética). 
Levantar o martelo, enrolar a mola e esticar o arco faz o uso da energia cinética 
produzir um ganho de energia potencial. 
Existem diferentes tipos de energia potencial, relacionados às diferentes formas de 
energia dos quais se destacam: a elástica, a gravitacional e a elétrica. 
 
2.1. Energia Potencial Gravitacional 
 
A energia potencial gravitacional na superfície da Terra é proporcional à altura (h) do 
corpo (medido em relação a um determinado nível de referência que pode ser por 
exemplo o chão nessa localização). 
É calculada pela expressão: 
 
 ou 
 
2.2. Energia Potencial Elástica 
 
A energia potencial elástica está associada a uma mola ou a um corpo elástico. 
É calculada pela expressão (no caso ideal): 
 
 
Onde: 
K= Constante da mola (varia para cada tipo de mola, por exemplo a constante da mola 
de um espiral de caderno é bem menor que a constante da mola de um amortecedor 
de caminhão). 
X= Variação no tamanho da mola. 
 
2.3. Energia Potencial Elétrica 
 
A energia potencial elétrica está relacionada com uma carga qualquer "q" de uma 
partícula situada a uma distância "d" de uma carga de prova "Q". 
É calculada pela expressão: 
 
 , 
 
sendo , 
 
podemos substituir: 
28/127 
 
Onde: 
k= constante eletrostática do meio em que as cargas estiverem inseridas. 
V= potencial elétrico. 
q= carga da partícula. 
d= distância entre a partícula e o referencial. 
Q= carga do referencial. 
 
3. Energia Cinética 
 
Uma velha locomotiva a vapor transforma 
energia química em energia cinética. A 
combustão de madeira ou carvão na caldeira é 
uma reação química que produz calor, obtendo 
vapor que dá energia à locomotiva. 
É a energia que um corpo em movimento possui 
devido à sua velocidade. 
É calculada por: 
 
 
 
Onde: 
m= massa do corpo. 
v= velocidade do corpo. 
Isto significa que quanto mais rapidamente um objeto se move, maior o nível de 
energia cinética. Além disso, quanto mais massa tiver um objeto, maior é a quantidade 
de energia cinética necessária para movê-lo. 
Para que algo se mova, é necessário transformar qualquer outro tipo de energia neste. 
As máquinas mecânicas, automóveis, tornos, bate-estacas ou quaisquer outras 
máquinas motorizadas, transformam algum tipo de energia em energia cinética. 
 
4. Energia Mecânica 
 
Energia mecânica é a energia que pode ser transferida por meio de força. A energia 
mecânica total de um sistema é a soma da energia potencial com a energia cinética. Se 
o sistema for conservativo, ou seja, apenas forças conservativas atuam nele, a energia 
mecânica total conserva-se e é uma constante de movimento. A energia mecânica "E" 
que um corpo possui é a soma da sua energia cinética "c" mais energia potencial. 
 
5. Energia Química 
 
29/127 
É a energia que está armazenada num átomo ou 
numa molécula. Existem várias formas de 
energia, mas os seres vivos só utilizam a energia 
química. 
A Energia Química está presente nas ligações 
químicas. Existem ligações pobres e ricas em 
energia. A água é um exemplo de molécula com 
ligações pobres em energia. A glicose é uma 
substância com ligações ricas em energia. 
Os seres vivos utilizam a glicose como principal 
combustível (fonte de energia química); 
entretanto, esta molécula não pode ser utilizada 
diretamente, pois sua quebra direta libera muito 
mais energia que o necessário para o trabalho 
celular. Por isso, a natureza selecionou 
mecanismos de transferência da energia química 
da glicose para moleculas tipo ATP (adenosina 
trifosfato). Os primeiros seres vivos criaram o 
primeiro destes mecanismos: a fermentação. A 
fermentação anaeróbia, além do ATP, gera também etanol e dióxido de carbono (CO2). 
A presença de CO2 na atmosfera possibilitou o surgimento da fotossíntese. Este 
processo fez surgir o O2 (oxigênio) na atmosfera. Com o oxigênio, outros seres vivos 
puderam desenvolver um novo mecanismo de transferência de energia química da 
glicose para o ATP: a respiração aeróbica. 
As reacções químicas geralmente produzem também calor: um fogo ardendo é um 
exemplo. A energia química também pode ser transformada em qualquer forma de 
energia, por exemplo em eletrica (uma bateria) e em energia cinética (os músculos ou 
os motores a gasolina). 
 
6. Energia Nuclear 
 
É a energia produzida pelas reações nucleares: isso é, pela fissão ou pela fusão de 
átomos, os quais são transformados sobretudo em energia mecânica e calor, quer sob 
controle num reator nuclear, quer numa explosão de uma arma nuclear. O Sol produz o 
seu calor e a sua luz por fusão nuclear de átomos de, hidrogênio em hélio. 
Em 1939, os cientistas alemães Otto Hahn, Lise Meitner e Fritz Strassmann, 
bombardeando átomos de urânio com nêutrons, descobriram que eles se dividiam em 
dois fragmentos. A descoberta, chamada fissão nuclear, não teria saído dos limites 
estritos do laboratório não fosse pelo fato de que no processo de divisão do núcleo de 
urânio desprendia-se grande quantidade de calor. 
 
7. Energia Eletromagnética 
 
Está associada aos fenômenos eletromagnéticos: a electricidade, o magnetismo e a 
radiação electromagnética (luz). Exemplo do seu uso: nas nossas casas a energia 
elétrica é convertida em trabalho pelos eletrodomésticos (normalmente através de 
motores que usam o princípio da indução electromagnética) ou em luz pelas lâmpadas, 
30/127 
entre diversas outras formas de uso em que esta forma de energia é convertida em 
outra. 
A Energia elétrica é medida em Kwh (kilowatts-hora) e equivale ao produto da potência 
e o tempo em que é utilizada. 
 
 
 
Onde: 
Eel= Energia elétrica. 
P= Potência. 
t= Tempo. 
Esta fórmula é útil para calcular e/ou prever certos dados sobre a conversão de 
energia, por exemplo, em um aparelho que use eletricidade para produzir calor poderá 
ser usada para prever a temperatura máxima alcançada por este aparelho, bastando 
para isso igualá-la a fórmula da energia calorífica 
 
 ( ), 
 
considerando o rendimento (porcentagem de potência convertida de fato em calor) do 
aparelho elétrico. 
Energia de fácil obtenção, é utilizada como alternativa no desenvolvimento de 
equipamentos cada vez mais modernos que antes usavam outras formas de energia 
(em especial a mecânica) devido à crescente modernização da indústria eletrônica. As 
usinas,em especial as hidrelétricas, nos fornecem essa energia. Visto que existe uma 
constante preocupação em desenvolver cada vez mais meios de obtenção de energia 
alternativa que não agridam o meio ambiente e nos proporcionem eletricidade da 
maneira mais eficiente possível. 
 
8. Energia Maremotriz 
 
é o modo de geração de eletricidade através da utilização da energia contida no 
movimento de massas de água devido às marés. Dois tipos de energia maremotriz 
podem ser obtidas: energia cinética das correntes devido às marés e energia potencial 
pela diferença de altura entre as marés alta e baixa. 
Em qualquer local a superfície do oceano oscila entre pontos altos e baixo, chamados 
marés, a cada 12h e 25min. Em certas baías e estuários, como em São Luís, essas 
marés são bastante amplificadas, podendo atingir alturas da ordem de 15 metros. As 
gigantescas massas de água que cobrem dois terços do planeta constituem o maior 
coletor de energia solar imaginável. As marés, originadas pela atração lunar, também 
representam uma tentadora fonte energética. Em conjunto, a temperatura dos oceanos, 
as ondas e as marés poderiam proporcionar muito mais energia do que a humanidade 
seria capaz de gastar — hoje ou no futuro, mesmo considerando que o consumo global 
simplesmente dobra de dez em dez anos. A energia das marés é obtida de modo 
semelhante ao da energia hidrelétrica. 
Trata-se de uma obra complexa de Engenharia hidráulica. Constrói-se uma barragem, 
formando-se um reservatório junto ao mar. Quando a maré é alta, a água enche o 
31/127 
reservatório, passando através da turbina hidráulica, tipo bulbo, e produzindo energia 
elétrica. Na maré baixa, o reservatório é esvaziado e a água que sai do reservatório 
passa novamente através da turbina, em sentido contrário, produzindo a energia 
elétrica. Este tipo de fonte é também usado no Japão, na França e na Inglaterra. A 
primeira usina maremotriz construída no mundo para geração de electricidade foi a de 
La Rance, em 1963 e antes de 1500, em Lameiras município de Sintra para uso direto 
em moendas. 
 
9. Energia solar 
 
É a designação dada a qualquer tipo de captação de energia luminosa (e, em certo 
sentido, da energia térmica) proveniente do Sol, e posterior transformação dessa 
energia captada em alguma forma utilizável pelo homem, seja diretamente para 
aquecimento de água ou ainda como energia elétrica ou mecânica. 
No seu movimento de translação ao redor do Sol, a Terra recebe 1 410 W/m² de 
energia, medição feita numa superfície normal (em ângulo recto) com o Sol. Disso, 
aproximadamente 19% é absorvido pela atmosfera e 35% é reflectido pelas nuvens. Ao 
passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da energia solar está na forma de luz 
visível e luz ultravioleta. 
As plantas utilizam diretamente essa energia no processo de fotossíntese. Nós usamos 
essa energia quando queimamos lenha ou combustíveis minerais. Existem técnicas 
experimentais para criar combustível a partir da absorção da luz solar em uma reação 
química de modo similar à fotossíntese vegetal mas sem a presença destes 
organismos. 
A radiação solar, juntamente com outros recursos secundários de alimentação, tal 
como a energia eólica e das ondas, hidro-electricidade e biomassa, são responsáveis 
por grande parte da energia renovável disponível na terra. Apenas uma minúscula 
fracção da energia solar disponível é utilizada. 
 
A Terra recebe 174 petawatts (GT) de radiação solar (insolação) na zona superior da 
atmosfera. Dessa radiação, cerca de 30% é reflectida para o espaço, enquanto o 
restante é absorvido pelas nuvens, mares e massas terrestres. O espectro da luz solar 
na superfície da Terra é mais difundida em toda a gamas visível e infravermelho e uma 
pequena gama de radiação ultravioleta. [1] 
Distribuição diária média entre 
1991-1993 da energia solar 
recebida pela Terra ao redor do 
Mundo. Os círculos pretos 
representam a área necessária 
para suprir toda a demanda de 
energia do planeta Terra. 
 
32/127 
A superfície terrestre, os oceanos e atmosfera absorvem a radiação solar, e isso 
aumenta sua temperatura. O ar quente que contém a água evaporada dos oceanos 
sobe, provocando a circulação e convecção atmosférica. Quando o ar atinge uma 
altitude elevada, onde a temperatura é baixa, o vapor de água condensa-se, formando 
nuvens, que posteriormente provocam precipitação sobre a superfície da Terra, 
completando o ciclo da água. O calor latente de condensação de água aumenta a 
convecção, produzindo fenómenos atmosféricos, como o vento, ciclones e anti-
ciclones. A luz solar absorvida pelos oceanos e as massas de terra mantém a 
superfície a uma temperatura média de 14 ° C. A fotossíntese das plantas verdes 
converte a energia solar em energia química, que produz alimentos, madeira e 
biomassa a partir do qual os combustíveis fósseis são derivados. 
O total de energia solar absorvida pela atmosfera terrestre, oceanos e as massas de 
terra é de aproximadamente 3.850.000 exajoules (EJ) por ano. 
A energia solar pode ser aproveitado em diferentes níveis em todo o mundo. 
Consoante a localização geográfica, quanto mais perto do equador, mais energia solar 
pode sr potencialmente captada. 
As áreas de deserto, onde as nuvens são baixas e estão localizadas em latitudes 
próximas ao equador são mais favoráveis à captação energia solar.Os desertos que se 
encontram relativamente perto de zonas de maior consumo em países desenvolvidos 
têm a sofisticação técnica necessária para a captura de energia solar realizações estão 
cada vez mais importante como o Deserto de Mojave (Califórnia), onde existe uma 
central de energia solar com uma capacidade total de 354 MW. 
De acordo com um estudo publicado em 2007 pelo Conselho Mundial da Energia, em 
2100, 70% da energia consumida será de origem solar. 
 
9.1. Tipos de energia solar 
 
Os métodos de captura da energia solar 
classificam-se em diretos ou indiretos: 
 
 Direto significa que há apenas uma 
transformação para fazer da energia solar 
um tipo de energia utilizável pelo homem. 
Exemplos: 
 A energia solar atinge uma célula 
fotovoltaica criando eletricidade. (A 
conversão a partir de células fotovoltaicas é 
classificada como direta, apesar de que a 
energia elétrica gerada precisará de nova conversão - em energia luminosa ou 
mecânica, por exemplo - para se fazer útil.) 
 A energia solar atinge uma superfície escura e é transformada em calor, que 
aquecerá uma quantidade de água, por exemplo - esse princípio é muito 
utilizado em aquecedores solares. 
 
33/127 
 Indireto significa que precisará haver mais de uma transformação para que surja 
energia utilizável. Exemplo: Sistemas que controlam automaticamente cortinas, 
de acordo com a disponibilidade de luz do Sol. 
 
Também se classificam em passivos e ativos: 
 
 Sistemas passivos são geralmente diretos, apesar de envolverem (algumas 
vezes) fluxos em convecção, que é tecnicamente uma conversão de calor em 
energia mecânica. 
 
 Sistemas ativos são sistemas que apelam ao auxílio de dispositivos elétricos, 
mecânicos ou químicos para aumentar a efetividade da coleta. Sistemas 
indiretos são quase sempre também ativos. 
 
9.2. Vantagens e desvantagens da energia solar 
 
9.2.1. Vantagens 
 
 A energia solar não polui durante seu uso. A poluição decorrente da fabricação 
dos equipamentos necessários para a construção dos painéis solares é 
totalmente controlável utilizando as formas de controles existentes atualmente. 
 As centrais necessitam de manutenção mínima. 
 Os painéis solares são a cada dia mais potentes ao mesmo tempo que seu 
custo vem decaindo. Isso torna cada vez mais a energia solar uma solução 
economicamente viável. 
 A energia solar é excelenteem lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua 
instalação em pequena escala não obriga a enormes investimentos em linhas de 
transmissão. 
 Em países tropicais, como o Brasil, a utilização da energia solar é viável em 
praticamente todo o território, e, em locais longe dos centros de produção 
energética, sua utilização ajuda a diminuir a demanda energética nestes e 
consequentemente a perda de energia que ocorreria na transmissão. 
 
9.2.2. Desvantagens 
 
 Um painel solar consome uma quantidade enorme de energia para ser 
fabricado. A energia para a fabricação de um painel solar pode ser maior do que 
a energia gerada por ele. 
 Os preços são muito elevados em relação aos outros meios de energia. 
 Existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação 
atmosférica (chuvas, neve), além de que durante a noite não existe produção 
alguma, o que obriga a que existam meios de armazenamento da energia 
produzida durante o dia em locais onde os painéis solares não estejam ligados à 
rede de transmissão de energia. 
 Locais em latitudes médias e altas (Ex: Finlândia, Islândia, Nova Zelândia e Sul 
da Argentina e Chile) sofrem quedas bruscas de produção durante os meses de 
34/127 
inverno devido à menor disponibilidade diária de energia solar. Locais com 
frequente cobertura de nuvens (Curitiba, Londres), tendem a ter variações 
diárias de produção de acordo com o grau de nebulosidade. 
 As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes quando 
comparadas, por exemplo, aos combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás), a 
energia hidroelétrica (água) e a biomassa (bagaço da cana ou bagaço da 
laranja). 
 
9.3. Energia solar no mundo 
 
Em 2004 a capacidade instalada mundial de energia solar era de 2,6 GW, cerca de 
18% da capacidade instalada de Itaipu. Os principais países produtores, curiosamente, 
estão situados em latitudes médias e altas. O maior produtor mundial era o Japão (com 
1,13 GW instalados), seguido da Alemanha (com 794 MWp) e Estados Unidos (365 
MW). 
Entrou em funcionamento em 27 de Março de 2007 a Central Solar Fotovoltaica de 
Serpa (CSFS), a maior unidade do gênero do Mundo. Fica situada na freguesia de 
Brinches, Alentejo, Portugal, numa das áreas de maior exposição solar da Europa. Tem 
capacidade instalada de 11 MW, suficiente para abastecer cerca de oito mil habitações. 
Entretanto está projetada e já em fase de construção outra central com cerca de seis 
vezes a capacidade de produção desta, também no Alentejo, em Amareleja, conselho 
de Moura. 
Muito mais ambicioso é o projeto australiano de uma central de 154 MW, capaz de 
satisfazer o consumo de 45 000 casas. Esta se situará em Victoria e prevê-se que 
entre em funcionamento em 2013, com o primeiro estágio pronto em 2010. A redução 
de emissão de gases de estufa conseguida por esta fonte de energia limpa será de 
400.000 toneladas por ano. 
 
10. Energia Eólica 
 
É a energia que provém do vento. O termo eólico vem do 
latim aeolicus, pertencente ou relativo a Éolo, Deus dos 
ventos na mitologia grega e, portanto, pertencente ou 
relativo ao vento. 
A energia eólica tem sido aproveitada desde a antiguidade 
para mover os barcos impulsionados por velas ou para 
fazer funcionar a engrenagem de moinhos, ao mover as 
suas pás. Nos moinhos de vento a energia eólica era 
transformada em energia mecânica, utilizada na moagem 
de grãos ou para bombear água. Os moinhos foram usados 
para fabricação de farinhas e ainda para drenagem de 
canais, sobretudo nos Países Baixos. 
 
10.1. Conversão em energia elétrica 
 
Na atualidade utiliza-se a energia eólica para 
mover aerogeradores - grandes turbinas colocadas 
Parque Eólico Eco Energy, na cidade 
35/127 
em lugares de muito vento. Essas turbinas têm a forma de um catavento ou um 
moinho. Esse movimento, através de um gerador, produz energia elétrica. Precisam 
agrupar-se em parques eólicos, concentrações de aerogeradores, necessários para 
que a produção de energia se torne rentável, mas podem ser usados isoladamente, 
para alimentar localidades remotas e distantes da rede de transmissão. É possível 
ainda a utilização de aerogeradores de baixa tensão quando se trate de requisitos 
limitados de energia elétrica. 
Um aerogerador é um dispositivo que aproveita a energia eólica e a converte em 
energia elétrica. 
A energia eólica pode ser considerada uma das mais promissoras fontes naturais de 
energia, principalmente porque é renovável, ou seja, não se esgota, limpa, amplamente 
distribuída globalmente e, se utilizada para substituir fontes de combustíveis fósseis, 
auxilia na redução do efeito estufa. Em países como o Brasil, que possuem uma 
grande malha hidrográfica, a energia eólica pode se tornar importante no futuro, porque 
ela não consome água, que é um bem cada vez mais escasso e que também vai ficar 
cada vez mais controlado. Em países com uma malha hidrográfica pequena, a energia 
eólica passa a ter um papel fundamental já nos dias atuais, como talvez a única 
energia limpa e eficaz nesses locais. Além da questão ambiental, as turbinas eólicas 
possuem a vantagem de poderem ser utilizadas tanto em conexão com redes elétricas 
como em lugares isolados, não sendo necessário a implementação de linhas de 
transmissão para alimentar certas regiões (que possuam aerogeradores). 
Em 2009 a capacidade mundial de geração de energia elétrica através da energia 
eólica foi de aproximadamente 158 gigawatts (GW), o suficiente para abastecer as 
necessidades básicas de dois países como o Brasil(o Brasil gastou em média 70 
gigawatts em janeiro de 2010). Para se ter uma idéia da magnitude da expansão desse 
tipo de energia no mundo, em 2008 a capacidade mundial foi de cerca de 120 GW e, 
em 2008, 59 GW. 
A capacidade de geração de energia eólica no Brasil foi de 606 megawatts (MW) em 
2009, onde houve um aumento de 77,7% em relação ao ano anterior. A capacidade 
instalada em 2008 era de 341 MW. O Brasil responde por cerca da metade da 
capacidade instalada na América Latina, mas representa apenas 0,38% do total 
mundial. 
Os EUA lideram o ranking dos países que mais produzem energia através de fonte 
eólica. O total instalada nesse país ultrapassa os 35 GW. Atrás deles vem a Alemanha, 
com cerca de 26 GW instaladas, e a China, com 25 GW.[] 
Em alguns países, a energia elétrica gerada a partir do vento representa significativa 
parcela da demanda. Na Dinamarca esta representa 23% da produção, 6% na 
Alemanha e cerca de 8% em Portugal e na Espanha (dados de setembro de 2007). 
Globalmente, a energia eólica não ultrapassa o 1% do total gerado por todas as fontes. 
O custo da geração de energia eólica tem caído rapidamente nos últimos anos. Em 
2005 o custo da energia eólica era cerca de um quinto do que custava no final dos 
anos 1990, e essa queda de custos deve continuar com a ascensão da tecnologia de 
produção de grandes aerogeradores. No ano de 2003 a energia eólica foi a forma de 
energia que mais cresceu nos Estados Unidos. 
36/127 
 
A maioria das formas de geração de eletricidade requerem altíssimos investimentos de 
capital e baixos custos de manutenção. Isto é particularmente verdade para o caso da 
energia eólica, onde os custos com a construção de cada aerogerador podem alcançar 
milhões de reais, os custos com manutenção são baixos e o custo com combustível é 
zero. Na composição do cálculo de investimento e custo nesta forma de energia levam-
se em conta diversos fatores, como a produção anual estimada, as taxas de juros, os 
custos de construção, de manutenção, de localização e os riscos de queda dos 
geradores. Sendo assim, os cálculos sobre o real custo de produção da energia eólica 
diferem muito, de acordo com a localização de cada usina. 
Apesar da grandiosidade dos modernos moinhosde vento, a tecnologia utilizada 
continua a mesma de há 1000 anos, tudo indicando que brevemente será suplantada 
por outras tecnologias de maior eficiência, como é o caso da turbovela, uma voluta 
vertical apropriada para capturar vento a baixa pressão ao passar nos rotores axiais 
protegidos internamente. Esse tipo não oferece riscos de colisões das pás com objetos 
voadores (animais silvestres) e não interfere na áudiovisão. Essa tecnologia já é uma 
realidade que tanto pode ser introduzida no meio ambiente marinho como no terrestre. 
 
Capacidade instalada de produção de energia eólica no final de 2009 
País EUA Alemanha China Espanha Índia Itália França 
Reino 
Unido 
Portugal Brasil 
MW 35.159 25.777 25.104 19.149 10.926 4.850 4.492 4.051 3.535 606 
% 22,3 16,3 15,9 12,1 6,9 3,1 2,8 2,6 2,2 0,4 
 
 
10.2. Energia Eólica no Brasil 
 
 
 
Parque eólico de Osório no Rio Grande do Sul, a 
energia eólica responde por 0,2% da energia 
produzida no país. 
 
37/127 
 
A energia eólica no Brasil tinha uma capacidade instalada de 602 MW no final de 2009, 
suficiente para abastecer uma cidade de cerca de 300 mil residências. Os 36 parques 
eólicos e fazendas eólicas do país, em 2009, estavam localizadas no Nordeste (5 
estados), Sul (3 estados) e Sudeste (1 estado). O potencial da energia eólica no Brasil 
é mais intenso de junho a dezembro, coincidindo com os meses de menor intensidade 
de chuvas. Isso coloca o vento como uma potencial fonte suplementar de energia 
gerada por hidrelétricas. Em 2009, 10 projetos estão em construção, com uma 
capacidade de 256 MW, e em 2010, 45 iniciaram sua construção para gerar 2.139 MW, 
em vários estados. A empresa estadunidense General Electric tem uma indústria no 
Brasil, na cidade de Campinas, e uma parceria com a Tecsis em Sorocaba, para 
atender a demanda dos novos projetos. 
Em 14 de dezembro de 2009, cerca de 1.800 megawatts (MW) foram contratados com 
71 usinas de energia eólica programados para serem entregues a partir do 1 de julho 
de 2012. Ao focalizar internamente na geração de energia eólica, o Brasil é parte de 
um movimento internacional para tornar a energia eólica uma fonte primária de energia. 
Na verdade, a energia eólica tem tido a maior taxa de expansão de todas as fontes 
renováveis de energia disponíveis, com um crescimento médio de 27% por ano desde 
1990, segundo o Global Wind Energy Council (GWEC). 
 
10.3. Suporte do governo 
 
A primeira turbina de energia eólica do Brasil foi instalada em Fernando de Noronha em 
1992. Dez anos depois, o governo criou o Programa de Incentivo às Fontes 
Alternativas de Energia Elétrica (Proinfa) para incentivar a utilização de outras fontes 
renováveis, como eólica, biomassa e Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCHs). Estas 
estações podem usar energia hidrelétrica, o carro-chefe da matriz energética do Brasil, 
que compreende cerca de três quartos da capacidade energética instalada do Brasil. 
O alto custo da produção de energia, juntamente com as vantagens da energia eólica 
como uma fonte de energia renovável, amplamente disponível, tem levado vários 
países a estabelecer incentivos regulamentando e dirigindo investimentos financeiros 
para estimular a geração de energia eólica. 
 
10.4.Crescimento da energia eólica 
 
Desde a criação do Proinfa, a produção de energia eólica no Brasil aumentou de 22 
MW em 2003 para 602 MW em 2009, como parte dos 36 projetos privados. Outros 10 
projetos estão em construção, com uma capacidade de 256,4 MW, e 45 outros projetos 
foram aprovados pela ANEEL, com um potencial estimado de 2,139.7 MW. 
O desenvolvimento destas fontes de energia eólica no Brasil está ajudando o país a 
alcançar seus objetivos estratégicos de aumentar a segurança energética, reduzir as 
emissões de gases de efeito estufa e criando empregos. O potencial para este tipo de 
geração de energia no Brasil poderia chegar a até 145.000 MW, segundo o Relatório 
de Potencial de Energia Eólica de 2001 do Centro de Pesquisas de Energia Elétrica 
(Cepel). 
 
38/127 
11. Energia elétrica 
 
Energia elétrica é uma forma de energia 
baseada na geração de diferenças de 
potencial elétrico entre dois pontos, que 
permitem estabelecer uma corrente 
elétrica entre ambos. Mediante a 
transformação adequada é possível obter 
que tal energia mostre-se em outras 
formas finais de uso direto, em forma de 
luz, movimento ou calor, segundo os 
elementos da conservação da energia. 
É uma das formas de energia que o 
homem mais utiliza na atualidade, graças 
a sua facilidade de transporte, baixo índice 
de perda energética durante conversões. 
A energia elétrica é obtida principalmente através de termoelétricas, usinas 
hidroelétricas, usinas eólicas e usinas termonucleares porém ela pode ser produzida 
em grandes quantidades a partir de diversas fontes. 
 
Abaixo é mostrado uma tabela que indica diversas origens e fontes de energia e o 
equipamento utilizado para a produção. 
 
Origem Fonte Equipamento 
calor 
reação nuclear central nuclear 
nascentes hidrotermais central geotérmica 
queima de resíduos incinerador 
queima de outros tipos de combustível central termoeléctrica 
luz sol célula fotoeléctrica 
movimento 
vento aerogerador 
motor gerador 
ondas do mar central talassomotriz 
peso 
maré central talassomotriz 
água dos rios turbina hidráulica 
química reacções químicas célula electrolítica 
 
 
39/127 
11.1. Geração de eletricidade 
 
A geração de eletricidade é o primeiro processo na entrega da eletricidade aos 
consumidores. Outros três processos são transmissão de energia elétrica , distribuição 
da eletricidade e a venda da eletricidade . 
A importância da geração, da transmissão 
e da distribuição seguras de eletricidade 
foi revelada quando se tornou aparente 
que a eletricidade era útil para fornecer o 
calor, a luz e a energia em geral para 
atividades humanas. A geração de energia 
descentralizada tornou-se altamente 
atrativa quando se reconheceu que as 
linhas de energia elétrica em corrente 
alternada podiam transportar a 
eletricidade a baixo custo através de 
grandes distâncias. 
A eletricidade foi concebida com a 
finalidade de alimentar as tecnologias 
humanas. As primeiras plantas de energia 
funcionavam com madeira, quando hoje 
nós confiamos principalmente no petróleo, 
no gás natural, no carvão, no potencial 
hidroelectrico e nuclear e em uma quantidade pequena do hidrogênio, na energia solar, 
e em geradores do vento . 
 
11.1.1. Métodos de geração de eletricidade 
 
As turbinas girando unidas aos geradores elétricos 
produzem a eletricidade. As turbinas podem ser movidas 
usando o vapor, a água, o vento ou outros líquidos como 
um portador de energia intermediário. As fontes de 
energia mais comuns são o vapor, combustíveis fosseis, 
reatores nucleares, e da energia potencial gravitacional 
das barragens das usinas hidroelétricas. As pilhas 
produzem a eletricidade pelas reações de óxido-redução 
com uma variedade de produtos químicos. 
O mundo confia principalmente no carvão e no gás natural para fornecer energia. As 
exigências elevadas do Energia nuclear e seus perigos impediram requisitar estruturas 
de poder nuclear para a America do Norte desde os 1970 . 
As turbinas de vapor podem produzir energia usando o vapor produzido das fontes 
geotermicas, da energia solar , ou dos reatores nucleares , que usam a energia criada 
pela fissão do plutônio ou do urânio radioativo para gerar o calor. 
O poder hidroelectrico usa a água que flui diretamente através das turbinas para dar 
energia aos geradores. As turbinas do vento usam o vento as girar as turbinas que são 
enganchadasaté um gerador. 
40/127 
A geração de poder pela fusão termonuclear foi sugerida como uma maneira possível 
de gerar a eletricidade. Atualmente um número de obstáculos técnicos e de interesses 
ambientais existem, mas se a fusão realizada puder fornecer uma fonte relativamente 
limpa e segura de poder elétrico, a construção de um reator experimental espera-se 
começar em 2005-2006. 
A geração de energia elétrica se leva a cabo mediante diferentes tecnologias. As 
principais aproveitam um movimento rotatório para gerar corrente alternada em um 
alternador. O movimento rotatório pode provir de uma fonte de energia mecânica direta, 
como a corrente de uma queda d'água ou o vento, ou de um ciclo termodinâmico. 
Em um ciclo termodinâmico se esquenta um fluido e se consegue com que realize um 
circuito no qual move um motor ou uma turbina. O calor deste processo se obtém 
mediante a queima de combustíveis fósseis, as reações nucleares ou outros 
processos, como o calor proveniente do interior da Terra ou o calor do Sol. 
A geração de energia elétrica é uma atividade humana básica já que está diretamente 
relacionada com os requerimentos primários do homem. Todas as formas de utilização 
das fontes de energia, tanto as convencionais como as denominadas alternativas ou 
não convencionais, agridem em maior ou menor medida o nosso meio ambiente. 
 
11.2. Transporte de energia elétrica 
 
É o segmento responsável pelo transporte de 
energia elétrica desde as unidades de geração até 
os grandes centros de consumo. A atividade 
também pode ser dividida em operação e 
expansão. Exemplos: Cabos e outros condutores. 
Que formam as linhas de transmissão. 
A rede de distribuição de energia elétrica é uma 
etapa do sistema de distribuição elétrica que é 
responsabilidade das companhias distribuidoras 
de eletricidade. 
A rede de distribuição propriamente dita, opera 
com tensões na classe de 15 KV normalmente 
com 13800volts. 
Esta rede cobre a superfície dos grandes centros 
de consumo (população, grandes indústria, etc.) 
unindo as subestações com os transformadores 
de distribuição , sendo este o ultimo estágio de 
redução de tensão , as tensões ao sair destes 
transformadores trabalham com tensões de 
(127/220 ou 220/380). 
Os estabelecimentos grandes como: prédios, lojas e mercados consomem mais 
eletricidade, e necessitam de transformadores mais fortes de 70kw, 100kw, 150kw e 
também só para eles normalmente a tensão é distribuida em 380volts. Casas e 
estabelecimentos menores tem um transformador para determinado bairro ou rua, 
sendo que os transformadores são mais fracos normalmente com 30kw, 50kw, 70kw e 
a tensão é distribuida em 220volts. 
41/127 
Todo o sistema de distribuição é protegido por fusíveis, em caso de curto a rede é 
desligada. 
 
11.3. Componentes de um sistema de transmissão 
 
11.3.1. Torres 
 
Para linhas aéreas, é necessário erguer os cabos a uma distância segura do solo, de 
forma a evitar contato elétrico com pessoas, vegetação e veículos que eventualmente 
atravessem a região. As torres devem suportar os cabos em condições extremas, 
determinadas basicamente pelo tipo de cabo, regime de ventos da região, terremotos, 
entre outros eventos. 
 
11.3.2. Isoladores 
 
Os cabos devem ser suportados pelas torres através de 
isoladores, evitando a dissipação da energia através da 
estrutura. Estes suportes devem garantir a rigidez dielétrica e 
suportar o peso dos cabos. Em geral são constituídos de 
cerâmica, vidro ou polímeros. 
[editar] Subestações 
As linhas de transmissão são conectadas às subestações, que 
dispõe de mecanismos de manobra e controle, de forma a 
reduzir os transitórios que podem ocorrer durante a operação 
das linhas. 
 
 
 
ENERGIA X SOCIEDADE 
 
O termo Energia, no contexto da sociedade humana e das humanidades, geralmente é 
usado no sentido de recursos energéticos, e muito frequentemente refere-se a 
substâncias como combustíveis, derivados do petróleo e electricidade em geral. Estas 
são as fontes de energia utilizável, no sentido em que podem ser facilmente 
transformadas em outros tipos de fontes de energia que podem servir um objetivo 
particularmente útil. Esta diferença em relação à energia nas ciências naturais pode 
causar alguma confusão, uma vez que os recursos energéticos não se conservam na 
natureza do mesmo modo que a energia é conservada no contexto da física. O 
conteúdo real de energia é sempre conservado, mas quando é convertido em calor, por 
exemplo, habitualmente torna-se menos útil para a sociedade, parecendo, portanto, 
que foi gasto. 
A utilização de energia tem sido crucial para o desenvolvimento da sociedade humana 
ao ajudá-la a controlar e a adaptar-se ao meio ambiente. Gerir o uso da energia é 
inevitável em qualquer sociedade funcional. No mundo industrializado o 
desenvolvimento de recursos energéticos tem se tornado essencial à agricultura, 
transportes, recolha de desperdícios, tecnologia da informação, telecomunicações que 
são hoje pré-requisitos de uma sociedade desenvolvida. O uso crescente de energia 
42/127 
desde a Revolução Industrial trouxe consigo um número de problemas sérios, alguns 
dos quais, como o aquecimento global, apresentam riscos potencialmente graves para 
o mundo. 
Em relação a expressões populares como crise energética e a necessidade de 
conservar energia a utilização do termo energia pode ser vista como uma contradição à 
lei da conservação de energia das ciências naturais. As práticas de eficiência 
energética exigem um esforço direcionado à conservação dos recursos energéticos 
disponíveis. 
 
CONSUMO DE ENERGIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O consumo de energia no mundo está resumido, em sua grande maioria, pelas fontes 
de energias tradicionais como petróleo, carvão mineral e gás natural. Essas fontes são 
poluentes e não-renováveis, o que significa que, no futuro, serão substituídas 
inevitavelmente. Há controvérsias sobre o tempo da duração dos combustíveis fósseis 
mas devido a energias limpas e renováveis como biomassa, energia eólica e energia 
maremotriz e sanções como o Protocolo de Quioto que cobra de países industriais um 
nível menor de poluentes (CO2) expelidos para a atmosfera, além de incentivar 
(financeiramente) os países que já o fazem. As energias alternativas são um novo 
modelo de produção de energias económicas e saudáveis para o meio ambiente. 
O consumo de energia pode refletir tanto o grau de industrialização de um país como 
um grau de desenvolvimento e bem estar da sua população em termos médios. O 
consumo de energia nos países mais industrializados é aproximadamente 88 vezes 
superior ao consumo dos países menos desenvolvidos. 
 
ENERGIAS NO MUNDO 
 
Geração de energia no mundo em 2002, estatísticas pela Agência Internacional de 
Energia. 
 
Consumo de energia per capita por país (2001). 
Matizes de vermelho indicam aumento, matizes de 
verde indicam diminuição de consumo durante os 
anos 1990. 
43/127 
Produto % Porcentagem 
Petróleo 43,00 
Gás Natural 16,20 
Eletricidade 16,10 
Biomassa 14,10 
Carvão mineral 7,10 
Outros 3,50 
 
 
CRISE DO PETRÓLEO 
 
Das reservas de petróleo do mundo 67% 
estão concentradas no Oriente Médio, 
devido a instabilidade política da região 
ocorrem crises de produção e distribuição 
causando grandes distúrbios no mercado 
com aumentos de preços e mudança de 
ramo de consumo. 
A crise do petróleo aconteceu em cinco 
fases, todas depois da Segunda Guerra 
Mundial provocada pelo embargo dos 
países membros da Organização dos 
Países Exportadores de Petróleo (OPEP) e 
Golfo Pérsico de distribuição de petróleo 
para os Estados Unidos e países da 
Europa. Crisedo petróleo 
 
EVOLUÇÃO DO PREÇO DO PETRÓLEO. 
 
A região petrolífera do Golfo Pérsico foi descoberta em 1908 no Irão ou Irã, a partir daí, 
toda a região começou a ser visada estrategicamente e explorada. Em 1960, na cidade 
de Bagdá, os cinco principais produtores de petróleo (Arábia Saudita, Irão, Iraque, 
Kuwait e Venezuela) fundaram a Organização dos Países 
Exportadores de Petróleo. A criação da OPEP foi uma forma de 
reivindicar perante uma política de achatamento de preços 
praticada pelo cartel das grandes empresas petroleiras 
ocidentais – as chamadas "sete irmãs" (Standard Oil, Royal 
Dutch Shell, Mobil, Gulf, BP e Standard Oil da California). 
Os três objetivos da OPEP, definidos pela organização na 
conferência de Caracas em 1961, eram: aumentar a receita dos 
países-membros, a fim de promover o desenvolvimento; 
assegurar um aumento gradativo do controle sobre a produção 
44/127 
de petróleo, ocupando o espaço das multinacionais; e unificar as políticas de produção. 
A OPEP aumentou os royalties pagos pelas transnacionais, alterando a base de 
cálculo, e as onerou com um imposto. 
A crise do petróleo foi desencadeada num contexto de déficit de oferta, com o início do 
processo de nacionalizações e de uma série de conflitos envolvendo os produtores 
árabes da OPEP, como a guerra dos Seis Dias (1967), a guerra do Yom Kipur (1973), a 
revolução islâmica no Irã (1979) e a guerra Irã-Iraque (a partir de 1980). Os preços do 
barril de petróleo atingiram valores altíssimos, chegando a aumentar até 400% em 
cinco meses (17/10/1973 – 18/3/1974)[1], o que provocou grande recessão nos Estados 
Unidos e na Europa e desestabilizou a economia ao redor do mundo. 
[editar] Fases da crise 
Ausência de combustíveis em 1973-74, durante a crise do petróleo. 
 
FASES DA CRISE 
 
 A primeira fase ocorreu em 1956 depois que o presidente do Egito na época 
Gamal Nasser nacionalizou o Canal de Suez até então propriedade de uma 
empresa Anglo-Francesa. O canal é uma importante passagem para exportação 
de produtos da região para países ocidentais, pelo que em virtude dessa crise, o 
abastecimento foi interrompido, com o bloqueio do Canal, levando a um 
aumento súbito do preço do petróleo. 
 A segunda fase aconteceu em 1973 em protesto pelo apoio prestado pelos 
Estados Unidos a Israel durante a Guerra do Yom Kippur, tendo os países 
árabes organizados na OPEP aumentado o preço do petróleo em mais de 300%. 
 A terceira fase, ocorreu durante a crise política no Irã e a consequente 
deposição de Xá Reza Pahlevi o que desorganizou todo o setor de produção no 
Irã, onde os preços aumentaram em mais de 1000%. Na sequência da 
Revolução iraniana, travou-se a Guerra Irã-Iraque, na qual foram mortos mais de 
um milhão de soldados de ambos os países, tendo o preço disparado em face 
da súbita diminuição da produção de dois dos principais produtores mundiais. 
 A quarta fase foi a Guerra do Golfo em 1991, depois que o Iraque governado por 
Saddam Hussein ter invadido o país vizinho Kuwait, um dos maiores produtores 
de petróleo do mundo. Com a invasão das forças militares dos EUA e dos 
países aliados, os iraquianos foram expulsos do Kuwait. Contudo incendiaram 
alguns poços de petróleo do emirado provocando uma crise econômica e 
ecológica. 
 A quinta fase deu-se no ano de 2008 quando os preços subiram mais de 100% 
entre Janeiro e Julho, em virtude de movimentos especulativos em nível global. 
 [editar] Maiores produtores 
 
MAIORES PRODUTORES 
 
A produção anual do mundo atinge a 24 bilhões de barris, consome-se 23 bilhões e 1 
bilhão ficam em depositos. As reservas existentes no mundo são calculadas em 
aproximadamente 1 trilhão de barris de petróleo, 67% se encontram no Oriente Médio. 
 
45/127 
Veja as estatísticas: 
 
Países % Porcentagem 
Golfo Pérsico 21,76 
Europa 14,53 
Américas 18,52 
Ásia 3,62 
África 2,51 
Outros 39,06 
 
Somente os membros da OPEP produzem 27,13%. 
 
ETANOL 
 
O programa de etanol do Brasil começou em 1975, 
quando a crise do petróleo abalaram a economia 
brasileira. Em resposta, os governantes militares 
do país lançaram um esforço para libertar-se do 
petróleo estrangeiro, que então representava 
quase 90% do consumo de petróleo do país, 
através do desenvolvimento de combustíveis 
inovadores. O etanol, feito de cana-de-açúcar, foi 
um candidato óbvio, dada quantidade quase 
infinita do Brasil de terras agricultáveis e de clima 
favorável.] 
A maioria dos carros em funcionamento hoje no Brasil funcionam com misturas de até 
25% de etanol e fabricantes de automóveis já produzem veículos concebidos para 
funcionar em misturas de etanol muito mais elevadas. Várias empresas 
automobilísticas vendem "automóveis flex", que podem usar gasolina e misturas de 
etanol variando de gasolina pura até 85% de etanol (E85). Em 2009, 90% dos carros 
produzidos funcionavam com etanol. 
O Brasil é um dos maiores produtores de etanol do mundo e é o maior exportador do 
combustível. Em 2008, o Brasil produziu 454.000 barris/dia de etanol, contra 365.000 
em 2007. Toda a gasolina no Brasil contém etanol, misturada com níveis variando de 
20-25%. Mais da metade de todos os carros no país são do tipo flex-fuel, o que 
significa que podem funcionar com 100 por cento de etanol ou com uma mistura de 
etanol e gasolina. Segundo a Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e 
Biocombustíveis (ANP), o Brasil também produziu cerca de 20.000 barris/dia de 
biodiesel em 2008 e a agência adotou um requisito de três por cento de mistura de 
vendas de diesel doméstico. 
A importância do etanol no do mercado doméstico de transporte de combustíveis 
brasileiro só vai aumentar no futuro. Segundo a Petrobras, o etanol é responsável por 
mais de 50 por cento da demanda atual de combustíveis de veículos leves e a empresa 
espera que aumente para mais de 80% em 2020. Como a produção de etanol continua 
46/127 
a crescer mais rapidamente do que a demanda interna, o Brasil tem procurado 
aumentar as exportações de etanol. De acordo com fontes do setor, as exportações de 
etanol no Brasil atingiu 86.000 barris/dia em 2008, com 13.000 barris/dia para os 
Estados Unidos. O Brasil é o maior exportador de etanol do mundo, controlando mais 
de 90% do mercado mundial de exportação. 
 
BIOMASSA 
 
 
 
Plantação de cana-de-açucar em Avaré, no 
estado de São Paulo, restos de cana são 
utilizados para produção de energia de biomassa. 
 
 
 
 
 
 
 
Eucalipto no estado do Espírito Santo, restos da 
árvore são reutilizadas para geração de energia 
de biomassa. 
 
 
 
 
 
A biomassa é uma fonte de energia limpa utilizada no Brasil. Ela reduz a poluição 
ambiental, pois utiliza lixo orgânico, restos agrícolas, aparas de madeira ou óleo 
vegetal para produzir energia. Restos de cana, com seu alto valor energético, têm sido 
utilizados para produzir eletricidade. Mais de 1 milhão de pessoas no país atuam na 
produção de biomassa e esta energia representa 27% da matriz energética do Brasil. 
O recente interesse na conversão de biomassa em eletricidade vem não só do seu 
potencial como do seu baixo custo, o fornecimento de energia para comunidades 
indígenas, mas também por seu potencial de benefícios ambientais e de 
desenvolvimento. Por exemplo, a biomassa pode ser uma opção de mitigação global 
importante para reduzir a taxa de acúmulo de CO2 por sequestro de carbono e por 
permitir deixar de utilizar combustíveis fósseis. o crescimento renovável de biomassa 
contribui com apenas uma pequena quantidade de carbono para a atmosfera. 
Localmente, as plantações podem reduzir a erosão do solo, fornecem um meio para 
restaurar áreasdegradadas, a neutralização de emissões e os impactos locais de 
geração de energia fóssil e, talvez, reduzir as exigências sobre as florestas existentes. 
Além do poder direto e os benefícios ambientais, sistemas de energia de biomassa 
oferecem vários outros benefícios, especialmente para os países em desenvolvimento, 
como o Brasil. Alguns destes benefícios incluem emprego para mão-de-obra 
subutilizada e a produção de co-produtos e subprodutos, por exemplo, lenha. 
47/127 
Quase todas as experiências com biomassa para geração de energia são baseadas na 
utilização de resíduos e de resíduos de combustíveis (principalmente madeira/resíduos 
de madeira e resíduos agrícolas). A produção de energia eléctrica a partir de madeira é 
uma tecnologia emergente, com grandes chances de sucesso. No entanto, o uso 
comercial de plantações para geração de energia é limitada a algumas experiências 
isoladas. Madeira proveniente de plantações não é uma matéria-prima da energia 
barata e enquanto os preços mundiais de carvão, petróleo e gás forem relativamente 
baixos, o estabelecimento de plantações dedicadas ao fornecimento de energia elétrica 
ou outras formas superiores de energia só ocorrerá quando os subsídios financeiros ou 
incentivos existentes em outras fontes de energia não estiverem mais disponíveis. 
As plantações de biomassa são fornecedores de energia em uma base comercial, 
como ocorre no Brasil, nas Filipinas e na Suécia, ela pode ser demonstrada que uma 
combinação de políticas governamentais e/ou alta dos preços da energia convencional, 
têm estimulado o uso de plantações de curta rotação para a energia. O Brasil utilizou 
incentivos fiscais a partir de meados da década de 1960 para iniciar um programa de 
reflorestamento para fornecer a energia de madeira industrial e produtos de madeira. 
Como consequência dos incentivos fiscais favoráveis do Código Florestal Brasileiro, a 
área de florestas plantadas no Brasil aumentou de 470.000 hectares para 6,5 milhões 
de hectares até 1993. Com a suspensão dos incentivos fiscais em 1988, o 
estabelecimento de plantações no Brasil diminuiu, embora a viabilidade comercial da 
utilização do eucalipto para a energia e outros produtos tem sido demonstrada 
claramente. 
48/127 
Exercícios: 
 
01. Dentre as alternativas citadas abaixo, assinale aquela que contenha apenas as 
fontes de energia renováveis mais utilizadas no Brasil: 
 
a) Solar, hidrelétrica e eólica. 
b) Hidráulica, lenha e biomassa. 
c) Hidráulica, xisto e solar. 
d) Petróleo, solar e lenha. 
e) Álcool, eólica e solar. 
 
02. A Usina de Itaipu é um empreendimento conjunto: 
 
a) Brasil – Paraguai; 
b) Brasil – Argentina; 
c) Brasil – Paraguai – Argentina; 
d) Argentina – Paraguai; 
e) Brasil – Uruguai. 
 
03. Sobre o consumo de energia no Brasil é correto afirmar que: 
 
a) A Região Sudeste não consegue consumir toda a energia que produz; 
b) o setor residencial e de comércio representam 80% do consumo total de 
energia; 
c) mais da metade da energia consumida no país provém de fontes renováveis, 
como a hidráulica e a biomassa; 
d) nesta década, devido às sucessivas crises econômicas, não tem havido 
aumento do consumo de energia; 
e) o petróleo e o carvão mineral representam mais de 70% de energia produzida 
para consumo no país. 
 
04. A energia elétrica, no Brasil, contribui de maneira significativa para atender às 
necessidades do país em fontes de energia. O setor que mais utiliza ou consome 
energia elétrica no Brasil é: 
 
a) a indústria 
b) os domicílios 
c) o comércio 
d) a iluminação pública 
e) os transportes 
 
05. O que é o horário de verão? 
 
49/127 
O texto abaixo corresponde as questões 06 e 07: 
 
GEOPOLITICA E ESTRATÉGIA 
 
Qualquer tipo de trabalho que realizamos gastamos energia, uma energia que é 
limitada pelos nossos dotes físicos. Assim, o homem desde a antiguidade, até os 
nossos dias tem procurado novas fontes de energia para realizar suas tarefas diárias. 
No começo, usava-se apenas a força de animais para transportar mercadorias ou arar 
a terra. Mas, com o tempo, os progressos técnicos foram avançando e novas fontes de 
energia foram sendo descobertas, tornando o trabalho humano mais eficiente. 
Desde a revolução Industrial, quando houve a entrada das maquinas, o trabalho 
humano vem se tornando cada vez necessário. Quando uma maquina é aperfeiçoada, 
a produtividade aumenta e, como, hoje em dia, a energia já não é mais tão barata 
como antes, o homem tem se preocupado com as formas de economiza-la. Desde a 
Segunda Guerra Mundial o consumo vem aumentando sem parar, e o desenvolvimento 
tecnológico busca meios de economizar os meios de produzir e transportar 
mercadorias. 
O consumo de energia está intimamente relacionado com a qualidade de vida do país. 
Em países desenvolvidos o consumo é maior, devido ao grau de industrialização e o 
nível de consumo residencial em aparelhos domésticos. 
O setor energético quase sempre é controlado pelo Estado, através de política de 
planejamento da produção, concessão de exploração de grupos privados ou 
intervenção direta na produção da atração de empresas estatais. 
O setor energético está inserido diretamente na geopolítica e economia de um país. 
Qualquer aumento nos custos ou problemas na produção de energia afeta todas as 
atividades desenvolvidas no país. A produção industrial, os sistemas de transportes, de 
segurança, de saúde, de educação, lazer, comercio, agricultura dependem de energia, 
por isso a falta dela, afeta todo o país. 
A energia gasta na produção industrial é necessariamente um fator que pode tomar a 
mercadoria mais ou menos competitiva no comércio internacional. Assim, qualquer 
nação almeja atingir a auto-suficiência e baixos custos na produção de energia, para 
que as atividades econômicas não sejam afetadas pelas oscilações de preço de 
mercado internacional e nem dependam de boa vontade de terceiros para o 
fornecimento de energia. 
O petróleo é a principal fonte de energia do planeta, seguida pelo carvão mineral e pelo 
gás natural. Isso é preocupante, visto que 90% da energia consumida no planeta é 
provida de fontes não-renováveis, quer dizer, que um dia vã se esgotar. Isso não quer 
dizer que faltará energia no mundo, mas que haverá, um trabalhoso e caso período de 
transição para nos acostumarmos com a utilização de um novo tipo de energia. 
 
06. Porque o setor energético é considerado estratégico? 
 
07. O consumo de energia é maior em que tipo de país? E porque? 
 
50/127 
08. A ampliação e a diversidade da matriz energética brasileira é uma necessidade 
frente às possibilidades de crescimento econômico e industrial do país. O mapa ilustra 
o gasoduto Brasil-Bolívia. 
 
 
 
a) O gás natural é um recurso natural renovável, encontrado em bacias 
sedimentares e formado pela decomposição de matéria orgânica em ambientes 
periglaciais; 
b) A substituição do petróleo e do carvão mineral e vegetal por gás natural, apesar 
de reduzir custos, não é recomendável, pois o gás é mais poluente que os 
demais; 
c) O gasoduto, que no Brasil passa somente por estados do centro-sul, é 
responsável pelo fornecimento de gás natural a importantes atividades 
industriais; 
d) A construção do gasoduto pode representar o esgotamento rápido do gás 
natural boliviano, pois além do Brasil, a Bolívia abastece ainda a argentina, que 
não possui reservas deste recurso; 
e) Após a construção do gasoduto, o gás natural passou a ser a fonte de energia 
mais consumida no país, pelo baixo custo sua obtenção e facilidade de 
distribuição. 
 
51/127 
09. Os impactos advindos da queima de combustíveis fósseis têm intensificado a busca 
por combustíveis alternativos. É nesse contexto que surge no Brasil, propostade 
utilização de um combustível de origem vegetal, denominado biodiesel, em substituição 
ao óleo diesel. Sobre a utilização de combustíveis menos poluidores, assinale a 
alternativa correta. 
 
a) A substituição de combustíveis fósseis por combustíveis de origem vegetal será 
insignificante para a melhoria da qualidade de vida, pois os primeiros têm 
participação mínima na poluição dos grandes centros urbanos; 
b) Doenças respiratórias e agravamentos de doenças cônicas são comumente 
relacionados a áreas poluídas, portanto, a utilização de combustíveis menos 
poluidores poderá melhorar a qualidade de vida; 
c) Apesar de melhorar a qualidade de vida dos centros urbanos, a substituição de 
combustíveis fósseis por combustíveis de origem vegetal é economicamente 
inviável; 
d) Os investimentos necessários para a substituição do diesel pelo biodisel são 
justificáveis, pois a redução da poluição beneficiaria uma pequena parcela da 
população; 
e) Ao longo do tempo, a população dos centros urbanos desenvolveu mecanismos 
de absorção da poluição que dificultam o aparecimento de doenças, portanto, a 
substituição de combustíveis é uma medida desnecessária. 
 
10. "A Matriz energética brasileira" – aborda as fontes brasileiras de energia e, onde 
destaca-se o óleo diesel (produto derivado do petróleo) como o combustível mais 
usado para transporte no país. Este fato tem estreita relação com o (a): 
 
a) expansão do rodoviarismo (marca do atual espaço da circulação), que pode ser 
associado com o estímulo ao aumento do consumo de combustíveis e a 
instalação de indústrias automobilísticas no país, eixos presentes no Plano de 
Metas do Governo Juscelino Kubistchek; 
b) predominância do uso de ferrovias no transporte da produção econômica, traço 
herdado do período áureo da cafeicultura, quando o transporte ferroviário ligava 
centros produtores aos portos de escoamento; 
c) baixo preço do petróleo no mercado interno, uma vez que a grande produção 
deste combustível, através da Petrobrás, torna o país auto–suficiente neste 
aspecto, sendo, inclusive, exportador da produção excedente emembro efetivo 
da OPEP (Organização dos países exportadores de petróleo); 
d) grande produção deste combustível, considerando-se que o mesmo é facilmente 
renovável pela natureza, daí existir no país uma equidade entre demanda e 
produção; 
e) todas as anteriores. 
52/127 
capítulo 3: TROCADORES DE CALOR 
 
 
53/127 
1. Transferência de Calor 
 
Quando em duas regiões do universo existe uma diferença de temperatura, esta tende 
a desaparecer espontaneamente pelo aparecimento da forma de energia CALOR. O 
conjunto de fenômenos que caracterizam esta passagem da forma de energia calor é 
que denominamos Transmissão de Calor. 
Teoricamente a transmissão de calor pode ocorrer isoladamente por condução, 
convecção ou radiação. Mas, praticamente as três formas citadas acima ocorrem 
simultaneamente, ficando a critério do interessado o estudo da possibilidade de serem 
desprezadas uma ou duas das formas em presença das demais. 
As formas de transmissão de calor são definidas como: 
 
 CONDUÇÃO é a passagem da energia calor entre elementos de um sistema ou 
de sistemas em contacto, devido a um gradiente de temperatura, porém sem 
variação apreciável da posição relativa dos elementos do sistema ou dos 
sistemas. Resumidamente, a condução é a forma de transmissão de calor sem 
transporte de massa. 
 
 CONVECÇÃO é a passagem da energia calor com variação da posição relativa 
dos elementos do sistema ou 
de sistemas. Assim, a 
convecção é a forma de 
transmissão de calor pela 
mistura de elementos que 
possuem maior energia 
térmica com os de menor 
energia térmica. Esta mistura 
é a causadora das chamadas 
correntes de convecção que 
aparecem no interior do 
sistema ou sistemas. 
Resumidamente, a 
convecção é a forma de 
transmissão de calor com 
transporte de massa.Quando 
este trabalho é ocasionado 
unicamente por uma 
diferença de temperatura, 
temos a convecção natural. 
Quando ele ocorre com 
auxílio de meios externos, 
temos a convecção forçada. 
 
 RADIAÇÃO é a passagem da energia calor através de ondas eletromagnéticas. 
Podemos também dizer que é a forma de transmissão de calor com transporte 
de energia. Convém alertar desde já que a radiação eletromagnética não é 
54/127 
forma de energia calor em um sentido amplo, apesar de ser assim denominada 
em um intervalo conveniente de frequência. O efeito da radiação 
eletromagnética neste intervalo somente aparece quando é cruzada a fronteira 
de um sistema material absorvente. Quando isto ocorre há absorção de energia 
sendo esta energia a causa do aumento da energia interna do sistema. Por outro 
lado, convém lembrar que a forma de energia calor é uma forma de energia 
desordenada, contrário da radiação eletromagnética que é perfeitamente 
ordenada. 
 
2. Trocadores de Calor 
 
Freqüentemente, há interesse em transferir energia térmica de um sistema para a 
vizinhança ou entre partes de um sistema. Isto é feito através de um equipamento, 
chamado de Trocador de Calor, muito comum de ser encontrado em indústrias. 
Podemos classificar os trocadores de diversas maneiras: quanto ao modo de troca de 
calor, quanto ao número de fluidos, tipo de construção, etc. De uma forma mais básica, 
duas classificações vão nos interessar: aquela que divide os trocadores entre aqueles 
que utilizam o contato direto e os de contato indireto e uma outra que os classifica em 
função das suas características de construção. 
O processo de troca de calor entre dois fluidos que estão em diferentes temperaturas e 
separados por uma parede sólida ocorre em muitas aplicações da engenharia. Os 
equipamentos usados para implementar esta troca são denominados trocadores de 
calor, e aplicações específicas podem ser encontradas em aquecimento e 
condicionamento de ambiente, recuperação de calor, processos químicos, etc. Como 
aplicações mais comuns destes equipamentos, temos: aquecedores, resfriadores, 
condensadores, evaporadores, torres de refrigeração, caldeiras, etc. O projeto 
completo de trocadores de calor pode ser subdividido em três fases principais : análise 
térmica, projeto mecânico preliminar e projeto de fabricação. 
 
2.1. Tipos de Trocadores de Calor 
 
Os trocadores de calor podem ser classificados conforme o processo de transferência 
de calor em: 
 
 Contato direto 
 Contato indireto 
 
2.1.1. Contato Direto 
 
Quando o trocador é de contato direto, os dois fluidos se misturam. Aplicações comuns 
de um trocador de contato direto envolvem transferência de massa além de 
transferência de calor; aplicações que envolvem só transferência de calor são raras. 
Comparado a recuperadores de contato indireto e regeneradores, são alcançadas 
taxas de transferência de calor muito altas. Sua construção é relativamente barata. As 
aplicações são limitadas aos casos onde um contato direto de dois fluxos fluidos é 
permissível. 
55/127 
São exemplos de aplicação: torres de resfriamento e aquecedores de água de 
alimentação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.1.2. Contato Indireto por Armazenamento 
 
Em um trocador de armazenamento, os ambos fluidos percorrem alternativamente as 
mesmas passagens de troca de calor . A superfície de transferência de calor 
geralmente é de uma estrutura chamada matriz. Em caso de aquecimento, o fluido 
56/127 
quente atravessa a superfície de transferência de calor e a energia térmica é 
armazenada na matriz. Posteriormente, quando o fluido frio passa pelas mesmas 
passagens, a matriz ―libera‖ a energia térmica (em refrigeração o caso é inverso). Este 
trocador também é chamado regenerador. Este tipo de troca é comum em fornos. 
 
2.1.3. Contato Indireto por TransferênciaDireta 
 
Neste tipo, há um fluxo contínuo de calor do fluido quente ao frio através de uma 
parede que os separa. Não há mistura entre eles, pois cada corrente permanece em 
passagens separados. Este trocador é designado como um trocador de calor de 
recuperação, ou simplesmente como um recuperador. 
Alguns exemplos de trocadores de transferência direta são trocadores de ―duplo-tubo‖, 
multitubulares, espirais e de placa. 
Estes recuperadores constituem uma vasta maioria de todos os trocadores de calor. 
 
2.1.3.1. Duplo Tubo 
 
São formados por dois tubos concêntricos. Pelo interior do tubo do primeiro (mais 
interno) passa um fluido e, no espaço entre as superfícies externa do primeiro e interna 
do segundo, passa o outro fluido. A área de troca de calor é a área do primeiro tubo. 
Tem as vantagens de ser simples, ter custo reduzido e de ter facilidade de 
desmontagem para limpeza e manutenção. 
O grande inconveniente é a pequena área de troca de calor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.1.3.2. Multitubular ou Casco-Tubo 
 
São formados por um feixe de tubos paralelos contidos em um vaso cilíndrico 
denominado de casco. Um dos fluidos (fluido dos tubos) escoa pelo interior dos tubos, 
enquanto que o outro (fluido do casco) escoa por fora dos tubos e dentro do casco. 
 
57/127 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Defletores (ou chicanas) são normalmente utilizados para aumentar o coeficiente de 
película do fluido do casco pelo aumento da turbulência e da velocidade de 
escoamento deste fluido. 
 
 
 
São os mais usados na indústria, porque oferecem uma grande área de troca de calor. 
A principal desvantagem destes trocadores é a área necessária para instalação, 
obrigando que o projetista faça vários passes internos dos fluidos, dificultando a sua 
fabricação e manutenção. 
Se um dos fluidos do trocador condensa ou evapora, o trocador é também denominado 
condensador ou evaporador, respectivamente. 
Para facilitar a limpeza do equipamento, é possível projetar o trocador com feixe 
removível. 
 
58/127 
2.1.3.3. Espirais 
 
Este tipo de trocador consiste em uma ou mais 
serpentinas (de tubos circulares) ordenadas em uma 
carcaça. A transferência de calor associada a um 
tubo espiral é mais alta que para um tubo duplo. Além 
disto, uma grande superfície pode ser acomodada em 
um determinado espaço utilizando as serpentinas. As 
expansões térmicas não são nenhum problema. 
Outro uso deste tipo de troca térmica é a serpentina 
inserida em vasos ou tanques, cuja função é de 
efetuar o aquecimento de um banho. 
Possui maior área de troca de calor que o anterior e tem grande flexibilidade de 
aplicação. Sua principal desvantagem é a limpeza e a manutenção, pelo acesso aos 
seus internos. 
 
2.1.3.4. De Placas 
 
Este tipo de trocador normalmente é construído com placas planas lisas ou com 
alguma forma de ondulações. Geralmente, este trocador não pode suportar pressões 
muito altas, comparado ao trocador tubular equivalente. 
O seu uso é extensivo nas indústrias químicas, devido à grande superfície de troca 
térmica e ao pouco espaço ocupado na planta industrial, bem como a facilidade de 
ajuste tanto no que se refere a capacidade de troca de calor, como pela perda de 
pressão pelo aumento da quantidade de placas. 
 
59/127 
 
Suas principais desvantagens são: 
 
 O sistema de vedação é feito 
através de juntas especiais que, 
normalmente, sofrem desgaste 
maior ou menor pelo tempo de 
contato com os produtos e, por 
isso, limita o seu uso para 
líquidos. 
 Em velocidades muito baixas, 
ocorre deposição de resíduos. Isto 
gera caminhos preferenciais, 
reduzindo a área de transferência. 
 A perda de carga em um trocador 
de calor de placas é alta, se 
comparado com os tipos 
anteriormente apresentados. 
60/127 
Exercícios: 
 
1. Com relação a forma de transmissão de calor, quais as diferenças entre 
condução, convecção e radiação? 
 
2. O que são Trocadores de Calor? 
 
3. Defina e explique o funcionamento de um trocador de calor de contato direto. 
 
4. Defina e explique o funcionamento de um trocador de calor de recuperação. 
 
5. Defina e explique o funcionamento de um trocador de calor multitubular. 
 
6. Defina e explique o funcionamento de um trocador de calor de duplo tubo. 
 
7. A invenção da geladeira proporcionou uma revolução no aproveitamento dos 
alimentos, ao permitir que fossem armazenados e 
transportados por longo períodos. A figura apresentada ilustra 
o processo cíclico de funcionamento de uma geladeira, em 
que um gás no interior de uma tubulação é forçado a circular 
entre o congelador e a parte externa da geladeira. É por meio 
dos processos de compressão que ocorre na parte externa, e 
de expansão, que ocorre na parte interna, que o gás 
proporciona a troca de calor entre o interior e o exterior da 
geladeira. Nos processos de transformação de energia 
envolvidos no funcionamento da geladeira, 
 
a) a expansão do gás é um processo que cede a energia 
necessária ao resfriamento da parte interna da geladeira. 
b) o calor flui de forma não-expontânea da parte mais fria, no 
interior, para a mais quente, no exterior da geladeira. 
c) a quantidade de calor cedida ao meio externo é igual ao calor retirado da 
geladeira. 
d) a eficiência é tanto maios quanto menos isolado termicamente do ambiente 
externo for seu compartimento interno. 
e) a energia retirada do interior pode ser devolvida a geladeira abrindo-se a sua 
porta, o que reduz seu concumo de energia. 
 
61/127 
capítulo 4: 
CALDEIRAS E QUEIMADORES 
 
 
 
 
62/127 
1. Sistemas Geradores de Vapor 
No início do século XVIII surgiram as primeiras máquinas destinadas a gerar vapor. A 
necessidade de se encontrar uma fonte de calor, que substituísse os inconvenientes 
apresentados pela queima direta do carvão, estimulou o desenvolvimento das unidades 
geradoras de vapor. A questão principal era captar a energia liberada pelo combustível 
numa unidade central e distribuí-la aos pontos de consumo da empresa. Atualmente, o 
vapor d’água é indispensável em diversos setores industriais. 
A aplicação do vapor produzido em um gerador de vapor é bastante abrangente, 
atendendo necessidades diversas e podendo ser empregado em indústrias de bebidas 
e conexos, madeireiras, químicas, têxtil, metalúrgicas, de papel, de doces em geral, de 
vulcanização e recauchutagem, de petróleo e seus derivados, de laticínios, frigoríficos, 
curtumes, hospitais, hotéis e similares. O equipamento utilizado para a geração de 
vapor pode ser entendido como um trocador de calor complexo, que produz vapor 
mediante a transferência da energia de uma fonte térmica a um fluido, que 
normalmente é a água, estando constituído por diversos equipamentos associados e 
perfeitamente integrados para permitir a obtenção de um maior rendimento térmico 
possível. Para aproveitar melhor a energia liberada pela queima de um determinado 
tipo de combustível, as unidades geradoras de vapor são construídas de acordo com 
normas ou códigos vigentes no país. 
Classifica-se o esquema genérico de um gerador de vapor em três setores distintos: 
 
 Seção pré-
caldeira: inclui 
todos os 
equipamentos e 
tubulações 
destinadas ao 
acondicioname
nto da água 
antes da sua 
entrada na 
caldeira; 
 Caldeira: é 
responsável, 
pela geração 
de vapor pelo 
sistema; 
 Seção pós-
caldeira: inclui 
todos os equipamentos e tubulações após a caldeira, com exceção do 
aquecedor-desaerador. 
 
 
63/127 
Os geradores de vapor ou qualquer aparelho de vaporização são caracterizados pelos 
seguintes elementos: 
 
 Máxima pressão de trabalho admissível (PMPT); 
 Pressão de prova; 
 Capacidade de evaporação ou potência do gerador em uma hora; 
 Superfície de aquecimento ou calefação;Superfície das grelhas ou volume da fornalha nas caldeiras que queimam carvão 
ou petróleo respectivamente. 
 
Além dessas características mencionadas, caracterizam-se também as caldeiras por: 
 
 peso, 
 superfície dos superaquecedores de vapor, 
 economizadores de água de alimentação ou de ar, 
 volumes das câmaras de água e vapor. 
 
Na seleção de um gerador podem-se observar outras considerações adicionais, tais 
como: 
 
 Tipo de combustível e características; 
 Equipamento de combustão; 
 Pressão e temperatura do vapor; 
 Variação da demanda de vapor; 
 Eficiência térmica desejável; 
 Custo de instalação, operação e manutenção; 
 Espaço necessário e/ou disponível; 
 Amortização do investimento. 
 
2. Caldeiras a Vapor 
Segundo a NR-13 item 13.1.1., caldeiras a vapor são equipamentos destinados a 
produzir e acumular vapor sob pressão superior à atmosférica, utilizando qualquer fonte 
de energia, excetuando-se os refervedores e equipamentos similares utilizados em 
unidades de processo. 
Todos os tipos de caldeira sempre possuem três partes essenciais, que são: 
 
 fornalha ou câmara de combustão, 
 câmara de água e 
 câmara de vapor. 
 
Os condutos para descarga dos gases e a chaminé não formam parte integral da 
caldeira, pois constituem construções independentes que são adicionadas ao corpo 
resistente da mesma, não estando expostas à pressão do vapor. 
64/127 
As caldeiras podem ser classificadas de acordo com: 
 
 as classes de pressão; 
 o grau de automação; 
 o tipo de energia empregada; 
 o tipo de troca térmica. 
 
De acordo com as classes de pressão, as caldeiras foram classificadas segundo a NR-
13 em: 
 
 Categoria A: caldeira cuja pressão de operação é superior a 1960 KPa (19,98 
kgf/cm²); 
 Categoria C: caldeiras com pressão de operação igual ou inferior a 588 KPa 
(5,99 kgf/cm²) e volume interno igual ou inferior a 100 litros; 
 Categoria B: caldeiras que não se enquadram nas categorias anteriores. 
 
Conforme o grau de automação, as caldeiras podem se classificar em: 
 
 manuais, 
 semi-automática e 
 automática. 
 
Com relação ao tipo de energia empregada (combustível), elas podem ser: 
 
 sólido, 
 líquido, 
 gasoso, 
 caldeiras elétricas e 
 caldeiras de recuperação. 
 
Existem outras maneiras particulares de classificação, como por exemplo: 
 
 tipo de montagem, 
 circulação de água, 
 sistema de tiragem e 
 tipo de sustentação. 
 
Como primeira tentativa e antes de comentar o tratamento particular de diversos tipos, 
dividiremos os geradores em: 
 
 Caldeiras flamotubulares, 
 Caldeiras aquatubulares e 
 Caldeiras elétricas. 
 
65/127 
2.1. Caldeiras Flamotubulares 
Também conhecidas como Pirotubulares, Fogotubulares ou, ainda como Tubos de 
Fumaça, são aquelas em que os gases provenientes da combustão (gases quentes) 
circulam no interior dos tubos, 
ficando por fora a água a ser 
aquecida ou vaporizada. A 
superfície de aquecimento das 
caldeiras flamotubulares é muito 
pequena, tendo como 
conseqüência uma baixa 
vaporização específica (12 a 14 
kg de vapor gerado/m²); e o 
espaço ocupado por ela é 
proporcionalmente maior, 
embora atualmente já existam 
modelos compactos desse tipo 
de caldeira. 
As caldeiras flamotubulares têm 
uso limitado às instalações de 
pequeno porte, com pressões 
inferiores a 1500 KPa ou 
capacidade inferior a 15 ton/h 
de vapor saturado. Sua 
aplicação é restrita apenas as 
operações que admitem o uso 
de vapor saturado. 
São vários os métodos de 
classificação das caldeiras 
flamotubulares (segundo o uso, a capacidade, a pressão, a posição da fornalha, a 
posição dos tubos, os tamanhos, etc.). Assim, podemos dividi-las em: 
 
 Verticais 
o Com fornalha externa 
o Com fornalha interna 
 Horizontais 
o Com fornalha externa 
 Multitubulares 
o Com fornalha interna 
o Com uma tubulação central (Cornovaglia) 
o Com duas tubulações (Lancashire) 
 Locomotivas e Locomoveis 
o Escocesas 
o Marítimas 
o Estacionárias 
o Compacta 
66/127 
 
As caldeiras flamotubulares apresentam as seguintes partes principais: corpo, 
espelhos, feixe tubular ou tubos de fogo e caixa de fumaça. Tem a vantagem do custo 
de aquisição mais baixo, de exigir pouca alvenaria e atender bem aumentos 
instantâneos de demanda de vapor. 
Como desvantagens, apresentam baixo rendimento térmico, partida lenta devido ao 
grande volume interno de água, limitação de pressão de operação (máx. 15 kgf/cm²), 
baixa taxa de vaporização (kg de vapor/m².hora), capacidade de produção limitada, e 
dificuldades para instalação de economizador, superaquecedor e pré-aquecedor. 
 
 
2.2. Caldeiras Aquatubulares 
A necessidade de caldeiras com maior rendimento, menos consumo, rápida geração e 
grandes quantidades de vapor, aumentou muito com a evolução dos processos 
industriais. Baseados nos princípios 
da transferência de calor e na 
experiência com os tipos de 
caldeiras existentes, os fabricantes 
inverteram a forma de geração de 
calor, ou seja, os tubos de fogo 
foram trocados por tubos de água, o 
que aumentou muito a superfície de 
aquecimento, surgindo a caldeira 
aquatubular. 
Também conhecidas como Caldeiras 
Tubos de Água, se caracterizam 
pelos tubos situarem-se fora dos 
tubulões da caldeira (tambor), 
constituindo com estes um feixe 
tubular. Diferenciam-se das 
flamotubulares, pois a água circula 
no interior dos tubos e os gases quentes encontram-se em contato com sua superfície 
externa. Operam a média e alta pressão, resultando em alta produção de vapor. 
As caldeiras aquatubulares são classificadas em três grandes grupos: 
 
 Caldeiras de tubos retos, com tubulão transversal ou longitudinal; 
 Caldeiras de tubos curvos, com diversos tubulões transversais ou longitudinais 
utilizados na geração (máx. 5); 
 Caldeiras de circulação forçada. 
 
As partes principais de uma caldeira aquatubular são: 
 
 tubulão superior (ou tambor de vapor), 
 tubulão inferior (ou tambor de lama), 
67/127 
 feixe tubular, 
 parede de água, 
 fornalha e 
 superaquecedor, 
 
Outros equipamentos denominados como auxiliares ou periféricos ajudam a boa 
operação de uma caldeira, são eles: 
 
 economizador, 
 pré-aquecedor e 
 soprador de fuligem. 
68/127 
 
2.3. Caldeiras Elétricas 
A caldeira elétrica é um equipamento cujo papel 
principal é transformar energia elétrica em térmica, 
para transmití-la a um fluido apropriado, geralmente 
água. Sua aplicação é bastante restrita, pois são 
utilizadas quando houver disponibilidade de energia 
elétrica e que os custos sejam compensadores, além 
de serem projetadas para fornecerem apenas vapor 
saturado. 
A geração de energia elétrica através de vapor é 
obtida nas usinas termoelétricas e outros pólos 
industriais, os quais são compostos basicamente de 
um gerador de vapor superaquecido, uma turbina, 
um gerador elétrico e um condensador. Na produção 
de vapor a corrente elétrica, ao atravessar qualquer 
condutor, encontra resistência a sua livre circulação 
e desprende calor (Efeito Joule). 
As caldeiras elétricas oferecem certas vantagens, 
tais como: 
 
 ausência de poluição ambiente; 
 modulação de carga de 0 a 100%; 
 resposta rápida à variação de consumo de vapor; 
 manutenção simples – apenas bombas; 
 a falta d’água não provoca danos à caldeira; 
 área reduzida de instalação; 
 não necessita de área para estocagem de combustível; 
 redução considerável no custo do vapor em relação ao produzido por óleo 
combustível; 
 melhora o fator de potência como conseqüência do aumento da potência ativa; 
 melhora o fator de carga elétrica instalada, e com isto reduz o preço médio de 
KWh consumido na indústria. 
 
3. Rendimento Térmicoe Pressão de Trabalho 
Atualmente o rendimento ou eficiência térmica total que pode ser obtido nas caldeiras 
aquatubulares supera o correspondente às caldeiras flamotubulares, pois nas primeiras 
têm-se obtido rendimento de 80 a 82 % ou maiores em caldeiras com 
superaquecedores, economizadores e aquecedores de ar, sendo que as últimas não 
superaram valores de 75 a 78 % nas melhores condições de limpeza. 
69/127 
De acordo com a pressão de trabalho as caldeiras são classificadas conforme a Tabela 
abaixo: 
 
 
 
 
4. Vida Útil de um Gerador de Vapor 
A vida útil de um gerador é equivalente a quantidade de horas de fogo que pode 
suportar em condições normais de funcionamento, isto é, vaporizando a pressão 
máxima de trabalho admissível para a qual tem sido projetada. 
A vida útil de uma caldeira depende fundamentalmente do método de trabalho que 
tenha sido realizado, do sistema de vaporização (regime constante ou variável), da 
qualidade da água de alimentação, freqüência das limpezas externas e internas etc., 
motivo pelo qual não é possível determinar sem cometer erros consideráveis o tempo 
médio de vida para cada caldeira. 
 
5. Falhas no Gerador de Vapor 
As falhas que podem ocorrer em um gerador de vapor são: 
 
 Falhas por superaquecimento: 
o superaquecimento por longo período; 
o superaquecimento por curto período. 
 Fadiga térmica – esse tipo de corrosão é resultante de esforços de tração 
cíclicos, que são acelerados quando operados em um ambiente corrosivo. 
 Ocultamento (hide-out) – é o decréscimo de concentrações de sais minerais 
solúveis na água da caldeira, tais como fosfato, sulfato, cloreto e hidróxido de 
sódio. Acontece em zonas de elevada taxa de transferência de calor. As 
conseqüências são a falta de refrigeração das paredes dos tubos onde ele se 
estabelece. 
 
6. Purgadores de Vapor 
Os purgadores de vapor (steam-traps) são dispositivos automáticos que separam e 
eliminam o condensado formado nas tubulações de vapor e nos aparelhos de 
aquecimento, sem deixar escapar o vapor. Os bons purgadores, além de removerem o 
70/127 
condensado, eliminam também o ar e outros gases incondensáveis (gás carbônico por 
exemplo) que possam estar presentes. 
Os motivos pelos quais o condensado deve ser retirado da linha de vapor são: 
 
 Conservar a energia do vapor (o condensado 
não tem ação motora e nem ação aquecedora 
eficiente); 
 Evitar vibrações e golpes de aríete nas 
tubulações causados pelo condensado 
arrastado pelo vapor em alta velocidade; 
 Evitar erosão causada pelo impacto das gotas 
de condensado; 
 Diminuir os efeitos da corrosão evitando a 
formação de ácido carbônico; 
 Evitar o resfriamento do vapor. 
 
Os purgadores de vapor são empregados em dois casos típicos: 
 
 Eliminação de condensado das tubulações de vapor (drenagem de tubulações 
de vapor). 
 Reter vapor nos aparelhos de aquecimento a vapor (aquecedores, refervedores, 
serpentinas de aquecimento, autoclaves, estufas etc.). 
 
O sistema de instalação do purgador, em um caso ou em outro, é completamente 
diferente 
 
6.1. Tipos de Purgadores de Vapor 
Os purgadores de vapor podem ser classificados em três categorias gerais: 
 
 Purgadores mecânicos – agem por diferença de densidades 
o Bóia; 
o Panela Invertida; 
o Panela Aberta 
 Purgadores Termostáticos – agem por diferença de temperatura 
o Expansão Metálica; 
o Expansão Líquida; 
o Expansão Balanceada (de fole) 
 Purgadores Especiais 
o Termodinâmicos; 
o Impulso 
71/127 
 
6.1.1. Purgador de Bóia 
 
Consiste em uma caixa com uma entrada de vapor e uma saída de condensado que é 
fechada por uma válvula comandada por uma bóia que flutua abrindo a saída de 
condensado que é expulso pela própria pressão do vapor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6.1.2. Purgador de Panela Invertida Inverted Bucket) 
 
É um tipo de purgador muito usado 
para a drenagem de tubulações de 
vapor. Consiste em uma caixa com 
entrada de vapor e saída de 
condensado dentro do qual existe 
uma panela com o fundo para cima, 
comandando a válvula que fecha a 
saída do condensado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
72/127 
 
6.1.3. Purgador de Expansão Metálica 
 
A parte atuante deste purgador consiste em um conjunto 
de lâmi nas bi-metálicas que se curvam com o 
aquecimento devido a diferença de coeficientes de 
dilatação dos dois metais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6.1.4. Purgador Termostático (de Fole) 
 
Consiste em uma caixa contendo no interior um pequeno 
fole que comanda a válvula de saída do condensado. O 
fole contém um líquido de ponto de ebulição inferior ao da 
água. O purgador funciona pela diferença de temperatura 
que existe entre o vapor e o condensado a mesma 
pressão. 
 
 
 
 
 
73/127 
 
 
6.1.5. Purgador Termodinâmico 
 
Este purgador possui apenas uma peça 
móvel (um disco) que trabalha dentro 
de uma pequena câmara abrindo e 
fechando simultaneamente para 
proporcionar a entrada de vapor e saída 
de condensado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
74/127 
 
6.2. Escolha e Dimensionamento 
 
São os seguintes os fatores que influem na escolha de um purgador: 
 
 Natureza da instalação e finalidade do purgador; 
 Pressão e temperatura do vapor na entrada; 
 Descarga do condensado; 
 Pressão e temperatura do condensado; 
 Quantidade de condensado eliminada; 
 Tipo de descarga (contínua ou rápida); 
 Perda de vapor; 
 Quantidade de ar (ou outros gases) no vapor; 
 Golpes de aríete ou vibrações na tubulação; 
 Ação corrosiva do vapor ou condensado; 
 Facilidade de manutenção; 
 Custo inicial. 
 
Abaixo temos um quadro resumo comparativo das principais características dos tipos 
mais importantes de purgadores de vapor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A tabela abaixo apresenta alguns serviços que usualmente empregam purgadores e os 
tipos mais recomendados em cada uso. 
 
 
 
 
 
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7. Incineradores Para Gases e Vapores 
 
A combustão que é o processo utilizado na 
incineração, é uma oxidação que transforma os 
gases e vapores combustíveis, constituído 
basicamente de carbono e hidrogênio, em 
dióxido de carbono e vapor de água, no caso de 
combustão completa. A incineração também 
pode ser utilizada para a oxidação de compostos 
inorgânicos como por exemplo o gás sulfídrico, 
que é um gás de odor desagradável. A 
incineração não deve ser utilizada para 
compostos clorados. 
76/127 
7.1. Tipos de Incineradores 
 
Três tipos básicos de equipamentos são utilizados para a incineração de gases e 
vapores: 
 
 Incinerador de chama direta (incinerador térmico) 
 Incinerador catalítico 
 Flare (incineração auto-sustentável) 
 
 
7.1.1. Incinerador Térmico 
 
Este incinerador consiste basicamente em uma câmara de 
combustão onde os gases ou vapores a serem queimados 
entram em contato com os gases quentes provenientes da 
queima de um combustível auxiliar. 
A incineração em uma câmara de combustão já existente, 
na qual existe um outro uso principal, como é o caso da 
utilização de câmaras de combustão de caldeiras, 
enquadra-se como incinerador de chama direta. 
Os parâmetros operacionais e de projeto dos 
incineradores térmicos, de ordem prática são: 
 
 Tempo de residência na câmara: 0,3 a 2,0 
segundos; 
 Temperatura de Operação: 650 a 1.100°c; 
 Velocidade do gás na câmara: 6 a 12 m/s. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
77/127 
 
 
 
7.1.1.1. Recuperadores de calor 
 
Deve-se utilizar sempre um trocadorde calor para diminuir o consumo de combustível 
auxiliar, pois seu custo pode inviabilizar o uso de incineradores térmicos. Abaixo é 
mostrado o fluxo dos poluentes num sistema de incineração com recuperação de calor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Existem dois modelos de Incineradores Térmicos com recuperadores de calor: 
 
 Recuperativo – mais comumente utilizado; 
 
 Regenerativo – desenvolvido mais recentemente e com maior eficiência térmica. 
 
78/127 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7.1.1.2. Recuperadores de calor 
 
Abaixo é mostrado uma tabela com as temperaturas utilizadas em incineradores 
térmicos para controle de odor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7.2. Incinerador Catalítico 
 
O incinerador catalítico consiste basicamente de uma câmara que contém o 
catalisador, usualmente num suporte cerâmico, que promoverá a oxidação do poluente. 
A incineração catalítica necessita de temperaturas mais baixas quando comparada com 
79/127 
a incineração com chama direta mas na maioria dos casos há a necessidade de uma 
câmara de pré aquecimento. 
Os catalisadores mais comumente utilizados são feitos de metais e óxidos metálicos 
(platina, paládio, rutênio). Ele aumenta a velocidade da reação e não é modificado pelo 
processo de combustão que ocorre, sem chama, em sua superfície. 
A temperatura na entrada do leito catalisador está na faixa de 340ºc a 540ºc. A 
eficiência do incinerador catalítico é deteriorada com o tempo de uso e com os gases 
que por ele passam e pode variar 
desde alguns meses até vários 
anos. Substâncias que entopem o 
catalisador (resinas) devem ser 
evitadas. 
A principal vantagem do 
incinerador catalítico sobre o 
incinerador de chama direta é o 
baixo custo operacional devido a 
menor quantidade de combustível 
auxiliar requerida. Como 
desvantagem temos menor 
eficiência e a disponibilidade do 
catalisador no mercado interno. 
80/127 
Exercícios: 
 
1. O que são Caldeiras a vapor? 
 
2. O que são caldeiras elétricas? 
 
3. Defina e explique o funcionamento de uma Caldeira Fogotubular. 
 
4. Explique o funcionamento de uma Caldeira Aquatubular 
 
5. O que causa a corrosão em Caldeiras? 
 
6. O que causa as incrustações em Caldeiras? 
 
7. O que são Purgadores de vapor? 
 
8. Descreva um Purgador de bóia. 
 
9. Descreva um Purgador de panela invertida. 
 
10. Descreva um Purgador de expansão metálica. 
 
11. Descreva um Purgador termostático. 
 
12. Descreva um Purgador termodinâmico. 
 
13. O que é Combustão? 
 
14. O que é um Incinerador Catalítico? 
 
15. O que é um Incinerador Térmico? 
 
81/127 
capítulo 5: 
TRATAMENTOS DE ÁGUA 
EM SISTEMAS DE AQUECIMENTO E 
RESFRIAMENTO 
82/127 
 
1. Água Para Uso em Caldeiras Industriais 
 
Atualmente a água é o principal fluido utilizado em sistemas de geração de vapor. Na 
natureza encontram-se diversos tipos de águas, sendo que todas são impuras, pois 
apresentam quantidades diversificadas de impurezas iônicas ou moleculares, cuja 
composição e proporção estão relacionadas com a constituição geológica dos solos. 
Os constituintes geralmente encontrados junto com a água são sais dissolvidos 
inorgânicos e orgânicos, matéria orgânica em suspensão, material coloidal, gases 
dissolvidos e microorganismos. O alto poder calorífico aliado à ampla disponibilidade 
da água no meio industrial justifica a preferência do vapor da mesma como fluido de 
trabalho. Atualmente, o vapor é utilizado em grande escala, tanto para serviços de 
aquecimento, quanto para serviços acionados mecanicamente. Sua aplicação é 
bastante abrangente, pois atende diversas necessidades das empresas, como por 
exemplo, indústria de alimentos, bebidas, papel e celulose, têxtil, metalúrgica, química 
e outras 
Os componentes das máquinas geradoras de vapor são constituídos de materiais 
metálicos, que em contato com a água tendem a sofrer patologias, como: 
 
 incrustação, 
 corrosão e 
 arraste. 
 
1.1. Corrosão 
 
A corrosão em caldeiras é geralmente causada pela presença de gases dissolvidos 
(principalmente o oxigênio) e sua reação com o ferro presente no aço do equipamento. 
Como medida preventiva, é feita a desaeração na água de alimentação da caldeira, 
através de métodos mecânicos (desaeradores) complementados quimicamente pela 
adição de seqüestrantes de oxigê-nio, tais como o sulfito de sódio 
ou hidrazina. A corrosão é um dos entraves mais sérios em sistemas geradores de 
vapor, pois pode ocasionar decomposição dos equipamentos e tubulações, acidentes, 
perda de material e parada do equipamento para a manutenção. 
 
1.2. Incrustação 
 
As incrustações são originadas pelo aumento de concentração de sais e outras 
substâncias dissolvidas e/ou suspensas na água, uma vez que estes materiais não 
saem junto com o vapor em condições normais de operação. Ao atingirem o ponto de 
saturação, estas substâncias (principalmente sais de cálcio e magnésio – dureza – e 
sílica) se precipitam, formando um agregado muito duro e aderente nas superfícies de 
troca térmica das caldeiras. Como conseqüência, temos a diminuição da transferência 
de calor, aumento no consumo de combustível e queda na produção de vapor, 
podendo até mesmo causar o rompimento de tubulações devido ao superaquecimento. 
Nas fotos abaixo, a tubulação de caldeira coberta por lama (argila) ressecada, 
originada da utilização direta de água bruta proveniente de rio. Este problema pode ser 
83/127 
facilmente resolvido através de um processo convencional de tratamento de água 
(floculação – decantação – filtração), ou até mesmo por um processo de filtração direta 
da água bruta. 
Para eliminar este sério inconveniente, deve-se proceder com um correto tratamento 
químico interno da água do equipamento, através da adição de agentes 
dispersantes/seqüestrantes, fosfatos (se for o caso) e um adequado regime de 
descargas; o retorno de condensado para a caldeira é outra prática fortemente 
recomendada, visto que o mesmo possui baixíssimo teor de sais e apresenta 
temperatura elevada. Porém, é de fundamental importância que a água utilizada para 
reposição na caldeira tenha um pré-tratamento satisfatório, através de processos de 
floculação/decantação e filtração, se for captada de rios ou lagos e, adicionalmente, 
passe por processos avançados de remoção de impurezas, tais como o abrandamento, 
a desmineralização ou a osmose reversa. Nestes três sistemas, a presença de 
materiais em suspensão pode prejudicar irreversivelmente as resinas ou membranas, 
demandando uma especial atenção aos filtros que precedem estes equipamentos. A 
presença de cloro livre ou outros agentes oxidantes também é um fator preocupante, 
normalmente solucionado com a instalação de filtros de carvão ativo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.3. Arraste 
 
O último dos ―vilões‖ do sistema gerador de vapor, embora não menos preocupante, é 
o arraste. Como o próprio nome diz, trata-se de um fenômeno caracterizado pelo 
arraste de água da caldeira para a linha de vapor, causando os mais diversos 
inconvenientes, como: formação de depósitos em superaquecedores, turbinas, válvulas 
e acessórios da seção pós-caldeira, queda acentuada no rendimento de equipamentos 
que utilizam vapor para aquecimento, formação de golpes de aríete nas linhas, entre 
outros. O arraste é combatido através de alguns procedimentos simples, porém 
eficientes, destacando-se: manutenção dos limites de sólidos dissolvidos e suspensos 
na água da caldeira; evitando-se a contaminação por materiais orgânicos e dosagem 
excessiva de soda cáustica; equilibrando produção e demanda de vapor, evitando as 
elevações bruscas de consumo; operação com nível de água de acordo com 
recomendações do fabricante e observação detalhada do projetodo equipamento, 
84/127 
incluindo os dispositivos emprega dos para eliminação de gotinhas localizadas no 
interior das caldeiras (chamados popularmente de ―chevrons‖ ou ―filtros de vapor‖). 
 
2. Águas de alimentação 
 
Diversos mananciais, como: águas superficiais de rios, lagos e represas, águas de 
poços artesianos, águas da rede pública, etc., podem ser utilizados como fonte de 
captação para a alimentação de sistemas geradores de vapor. 
A água considerada ideal para alimentação de caldeiras é aquela que não corrói os 
metais da caldeira e seus acessórios, não deposita substâncias incrustantes e não 
ocasiona arraste ou espuma. Entretanto, água com essas características é difícil de se 
obter, pois antes é preciso proceder a um pré-tratamento que permita reduzir as 
impurezas a um nível compatível, para não prejudicar o funcionamento da caldeira. 
 
3. Tratamentos primários para águas 
 
Tratamentos primários são todos os processos físico-químicos a que é submetida à 
água, para modificar seus parâmetros de qualidade, tornando-a com características 
que atendam as especificações e padrões solicitados por normas específicas, onde 
determinam padrões específicos para uma aplicação industrial ou de potabilidade. 
 
3.1. Processos externos de tratamento de água 
 
Quando não se aplicam os tratamentos internos e externos adequados e eficientes 
para uma água, esta pode ocasionar uma série de inconvenientes indesejáveis num 
processo industrial, resultando em perdas de eficiência, segurança e combustível. 
Pode-se obter o máximo proveito útil de um sistema gerador de vapor com os mais 
baixos custos, por meio de uma manutenção preventiva e com cuidados 
indispensáveis. Por esse motivo são necessários o controle e tratamento da água 
utilizada nestes processos. A análise química de uma água permite avaliar sua 
composição bruta, que aliada às características técnicas da caldeira oferece subsídios 
quanto a escolha dos tratamentos físicos e químicos propriamente ditos. 
Essas análises efetuadas no laboratório químico têm o objetivo de verificar se o 
tratamento proposto ao equipamento está sendo eficiente. Os valores máximos e 
mínimos pré-estabelecidos devem ser observados, cabendo ao laboratório determinar 
instruções de operação para contorno de alguma variação nos parâmetros, além de 
verificar o desempenho dos instrumentos, das resinas de troca iônica, dos 
equipamentos de purificação de água, dos reagentes analíticos, e dos produtos 
químicos utilizados no tratamento do sistema. As análises de uma água devem ser 
feitas regularmente, para se verificar eventuais alterações nas qualidades da mesma, o 
que fornece subsídios necessários para as correções posteriores e controle das 
dosagens de produtos químicos adicionados. A periodicidade de uma análise varia 
muito com as condições de operação da caldeira, da natureza e gravidade dos 
problemas constatados. Para um tratamento químico preventivo ser eficiente num 
sistema de geração de vapor, é necessário fazer um estudo completo das 
características do equipamento e da água a ser usada no mesmo, e posteriormente 
utilizá-lo de forma correta, garantindo a manutenção da eficiência do mesmo. 
85/127 
O tratamento externo é definido como processos utilizados para alterar a qualidade da 
água antes do ponto de utilização. Os processos externos de tratamento de água agem 
no sentido de concentrar um contaminante em particular, ou contaminantes, produzindo 
assim um efluente que deve ser tratado. São considerados tratamentos externos: 
 
 Clarificação: Esse processo engloba três passos importantes (Coagulação, 
Floculação e Sedimentação); 
 Pré-decantação; 
 Cloração; 
 Filtração; 
 Troca iônica; 
 Desmineralização; 
 Desaeração mecânica; 
 Remoção do ferro (desferrização); 
 Abrandamento com cal; 
 Abrandamento com cal a quente; 
 Redução da alcalinidade. 
 
3.2. Parâmetros de qualidade para águas de geração de vapor: 
 
 Parâmetros físicos: Cor e Turbidez. 
 Parâmetros químicos: pH, Alcalinidade, Dureza, Cloretos, Oxigênio dissolvido, 
Gás carbônico, Sulfatos, Sulfitos, Fosfatos, Sílica, Ferro, Manganês e Sólidos 
totais. 
 
A análise físico-química da água a ser utilizada fornece subsídios para a identificação 
dos contaminantes, permitindo a escolha de um ou mais métodos de tratamento 
externo, cuja finalidade é alterar a qualidade da água antes do ponto de utilização. 
Sempre que solicitada uma análise de água, devem-se selecionar os parâmetros a 
serem investigados pela análise. 
A partir dos resultados obtidos quanto aos parâmetros físico-químicos da água de 
alimentação, água de caldeira e água de condensado pode-se inferir sobre as 
operações de tratamentos externos e internos adequados nos sistemas geradores de 
vapor. 
 
3.3. Tratamento químico interno 
 
O primeiro método utilizado para corrigir as impurezas provenientes da água de 
alimentação foi o tratamento químico interno da água de caldeira através de compostos 
químicos, o qual possui uma intensa aplicação nos dias de hoje. Para este propósito, 
utiliza-se uma grande variedade de substâncias de composições diferenciadas, visando 
retardar o efeito da corrosão, incrustação, possíveis arrastes e espumação nos 
equipamentos. 
O tipo de tratamento a ser adotado depende das características da água que vai ser 
injetada na caldeira, da sua pressão de trabalho, da taxa de vaporização e do modo de 
utilização do vapor. 
86/127 
Os principais tipos de tratamento interno são: 
 
 Controle de precisão; 
 Controle de coordenação pH-PO4; 
 Controle congruente pH-PO4; 
 Tratamento zero sólido; 
 Tratamento com sulfito de sódio; 
 Tratamento com hidrazina; 
 Tratamento convencional; 
 Tratamento com quelatos; 
 Tratamento com polímeros; 
 Tratamento conjugado. 
 
Os métodos de tratamento interno de água são desenvolvidos através de uma 
formulação combinada de Fosfatos, Dispersantes poliacrílicos, Sulfitos, Quelantes, 
Aminas voláteis, Hidrazinas e Antiespumantes. 
 
3.4. Limpeza química de caldeiras 
 
O processo de limpeza química de caldeiras pode ser dividido em limpeza pré-
operacional e limpeza de caldeiras em operação. O roteiro para o procedimento de 
uma limpeza química em caldeiras segue a seguinte metodologia: acomodação das 
crostas, limpeza ácida, neutralização e cuidados com a atmosfera de hidrogênio. 
 
4. Água Para Uso em Sistemas de Resfriamento 
 
Outra aplicação muito utilizada para a água é o resfriamento de processos, através de 
recirculação da mesma em sistemas semi-abertos e remoção final do calor em torres 
de resfriamento. Observamos estes circuitos nos mais variados segmentos, entre os 
quais enumeramos: operações de siderurgia, metalurgia e fundição; resfriamento de 
reatores, compressores e equipamentos de refrigeração, incluindo instalações de ar 
condicionado e frio alimentar; condensação de vapores e resfriamento em usinas 
termelétricas e nucleares, entre muitos outros. 
Nestes sistemas, grande parte do calor é removida por evaporação da água, o que 
também causa aumento de concentração de sais e outros materiais indesejáveis, tal 
como ocorre nas caldeiras. A corrosão, como é de se esperar, também é um problema 
sempre presente neste processo. Por fim, devido às temperaturas relativamente 
amenas que encontramos na água de resfriamento, temos um terceiro inconveniente 
bastante indesejável: o crescimento microbiológico, sobretudo de certas classes de 
organismos tais como algas, bactérias e fungos. Para minimizarmos os problemas com 
incrustações, além do uso de água com boa qualidade e um controle das descargas, 
pratica-se a dosagem de dispersantes de sais e íons metálicos, principalmente cálcio e 
magnésio. 
A corrosão em sistemas de resfriamento é normalmente combatida através da 
aplicação de inibidores de corrosão, responsáveispelo bloqueio das reações químicas 
que a promovem e/ou através da formação de filmes protetivos sobre a superfície do 
87/127 
metal. 
Para se controlar o desenvolvimento microbiológico, é comum o uso de agentes 
denominados biocidas, capazes de eliminar os microrganismos presentes no circuito, 
através de mecanismos específicos. Em sistemas com alta tendência à infestação, 
recomenda-se ainda a dosagem dos chamados biodispersantes, substâncias capazes 
de penetrar e dissolver a camada mucilaginosa que alguns organismos produzem, 
efeito este altamente indesejável quando ocorre de forma aderida às superfícies de 
troca térmica, compondo o chamado ―slime‖ ou ―biofouling‖. 
Lembramos ainda que algumas espécies particulares de bactérias são causadoras 
diretas de corrosão (elas praticamente ―comem‖ o ferro), tais como as bactérias 
anaeróbias redutoras de sulfa-to. Com tantos problemas ocorrendo simultaneamente 
nos sistemas de resfriamento, é comum encontrarmos excesso de materiais em 
suspensão nessa água. Esta presença agrava ainda mais os problemas existentes, 
pois o material suspenso serve de 
suporte e nutriente para 
microrganismos, ajuda na formação 
de incrustações que, por sua vez, 
acentuam os processos corrosivos. 
Como medida complementar ao 
tratamento químico, em muitos 
sistemas de resfriamento é 
recomendada a instalação de um 
filtro em paralelo, denominado ―side 
stream filter‖, cujo objetivo é reter o 
material em suspensão, removendo-
o da água de resfriamento. Com a 
instalação desses filtros, observamos uma significativa redução na dosagem de 
insumos químicos, além da diminuição das taxas de corrosão e formação de depósitos 
indesejáveis. 
Normalmente, esses filtros são encontrados em configurações de leito de areia ou 
similar, operando a gravidade ou pressão, bastante eficientes na remoção do material 
suspenso e de baixo custo fixo e operacional. 
Um tipo particular de filtro bem sucedido empregado nestes sistemas é o filtro auto-
limpante, que realiza automaticamente as operações de limpeza do meio filtrante e 
descarte do material retido, sem a necessidade da interrupção da operação. 
 
5. Tratamento com Resinas Trocadoras de Ions 
 
Na natureza, a água de um modo geral, depois de submetida aos processos de 
tratamento por clarificação e filtração, apresenta-se praticamente isenta de sólidos em 
suspensão, embora ainda não seja um composto quimicamente puro, pois apresenta 
sais e ácidos, além de algumas substâncias dissolvidas. 
Os sais e ácidos não se dissolvem na água como moléculas, mas se dissociam nela 
em partículas bem menores, eletricamente carregadas, chamadas íons. 
Para se ter uma idéia melhor, o Cloreto de Sódio (NaCl) em solução aquosa, não 
apresenta moléculas dissolvidas de NaCl (eletricamente neutras), mas moléculas 
88/127 
dissociadas na água, como íons positivos (cátions sódio) e íons negativos (ânions 
cloreto). 
 
5.1. Clarificação 
 
O processo de clarificação consiste nas etapas de floculação, decantação e filtração. 
Para que essas etapas ocorram, é dosado na entrada de água bruta o floculante que 
pode ser o cloreto férrico, por exemplo, que através de processos químicos é o 
responsável pela aglomeração das partículas em suspensão. A quantidade dosada 
varia de acordo com a quantidade e tipos de partículas em suspensão na água a ser 
tratada. 
Para fazer a correção do pH, de modo que a floculação e a decantação ocorram de 
maneira satisfatória, é feita uma dosagem de soda cáustica. O pH ideal varia de acordo 
com a qualidade da água que será tratada. 
A dosagem de cloreto férrico é feita por bombas dosadoras automáticas com set points 
de vazão ajustados de acordo com a vazão de alimentação de água bruta. A dosagem 
de soda cáustica (para correção do pH) é efetuada por gravidade, a partir de um 
reservatório de estocagem, e a sua vazão é definida por válvulas pneumáticas. 
Os flocos que se depositam no fundo do decantador formam o lodo do tratamento. O 
sobrenadante, livre de sólidos suspensos, é coletado por cima e enviado para os filtros 
de areia. No fundo do decantador existem válvulas que se abrem durante um 
determinado período de tempo, purgando constantemente o lodo que se forma no 
fundo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O lodo purgado do fundo dos decantadores é enviado por gravidade para uma caixa de 
recuperação de água. Na entrada desta caixa é feita uma dosagem de polieletrólito 
para realizar o adensamento do lodo no compartimento intermediário da caixa. Dessa 
forma o sobrenadante mais limpo da caixa transborda para um tanque, sendo 
posteriormente bombeado de volta para a entrada do tratamento com resina trocadora 
de íons. O lodo adensado vai para o compartimento de saída da caixa e é bombeado 
para um filtro prensa. 
A última etapa da clarificação compreende a filtração do sobrenadante dos 
decantadores, que consiste na passagem da água através de um leito poroso, capaz 
de reter materiais em suspensão e até mesmo substâncias coloidais. O leito poroso é 
formado por uma mistura de areia e antracito. Quando o filtro está limpo pode-se 
89/127 
passar por ele maior volume de água e, à medida que ele vai sendo obstruído pela 
sujeira, a vazão diminui gradativamente. 
 
5.2. O Processo de Tratamento com Resinas 
 
Como vimos anteriormente algumas aplicações industriais exigem uma água com 
características específicas como, por exemplo, para alimentação de caldeiras. Essa 
água não deve conter sais de Cálcio, Magnésio, Óxido de Silício e nem apresentar 
substâncias dissolvidas ou ainda combinações dessas substâncias. 
O processo normalmente utilizado para a obtenção de água, com as características e 
condições acima é o da permutação iônica, onde íons dissolvidos na água entram em 
contato com determinadas substâncias sólidas, insolúveis na água, pelas quais são 
adsorvidos e permutados por outros íons. Essa permutação de íons, somente pode ser 
efetuada com íons de mesma carga elétrica, isto é, permuta de cátions/cátions e 
ânions/ânions. As substâncias que efetuam essas permutas de íons são resinas 
obtidas sinteticamente, em forma de pequenos grânulos (~ 0,5mm) denominados de 
resinas permutadoras de íons ou, mais comumente, resinas trocadoras catiônicas e 
aniônicas. 
O processo de tratamento que emprega as resinas trocadoras catiônicas e aniônicas é 
denominado desmineralização. Neste tipo de tratamento temos a substituição dos íons 
catiônicos (Ca, Mg, Na) por íons hidrogênio e dos íons aniônicos (Cloretos, Sulfatos, 
Carbonatos, Sílicatos, Bicarbonatos e Nitratos) por íons hidroxila. Deste modo, elimina- 
se grande parte dos sais presentes na água, tornando-a equivalente à água destilada, 
eliminando assim os problemas de incrustações, cristalizações e corrosões. 
 
5.3. Definição de desmineralização 
 
A desmineralização é um processo em que se remove os sais minerais da água 
mediante troca iônica. 
Somente as substâncias que se ionizam 
na água podem ser removidas através 
de resinas trocadoras de íons. 
A desmineralização inclui duas reações 
de troca iônica. Os cátions como Cálcio, 
Magnésio removem-se com resinas 
catiônicas (Ciclo Hidrogênio). Os ânions 
como Cloretos, Sulfatos e Nitratos, 
removem com resinas aniônicas. 
A água a ser tratada passa 
opcionalmente primeiro por um Filtro de 
Carvão para remover o íon cloro 
presente na água potável com o objetivo 
de aumentar a vida útil das resinas, em 
seguida por um Trocador Catiônico, 
fluindo no sentido ascendente, deixando por troca iônica os minerais que lhe dão 
dureza, levando consigo íons H+. 
90/127 
A troca iônica, sendo um fenômeno superficial, para ser bem efetuada, necessita que a 
resina esteja com sua capacidade de troca prolongada o maior tempo possível. 
Portanto, a água deve ser livre de materiais em suspensão e oleaginosos, pois a sua 
presençaproduz a colmatação da resina, necessitando proceder nesse caso lavagem 
freqüente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5.4. Regeneração das resinas 
 
A regeneração da resina catiônica é feita por meio de solução de Ácido Clorídrico, que 
com a sua passagem, retira os íons de minerais retidos, deixando íons H+ em seu 
lugar, permitindo obter uma água contendo somente os ácidos dos sais dissolvidos na 
água. 
Esta regeneração deve ser feita em contracorrente e após o abaixamento de nível. 
A resina catiônica regenerada com solução ácida permite obter a redução completa da 
alcalinidade e realizar assim uma desmineralização parcial por simples filtração. Após 
passar pelo Trocador Catiônico, a água flui através do Trocador de Ânion, e em 
presença de resinas aniônicas a água tratada desta forma ficará isenta de quase todos 
os sais dissolvidos. 
A regeneração da resina aniônica é feita por meio de solução de Soda Cáustica, que 
em passagem retira da água os íons de minerais retidos, deixando íons OH+ em seu 
lugar concluindo assim o processo de desmineralização com uma qualidade de água 
superior a da água destilada. 
Os vasos trocadores de cátion e ânion possuem distribuidores internos, para otimizar a 
distribuição homogeneamente da água durante a operação, bem como a perfeita 
distribuição da água em toda a área interna do vaso durante a fase de contra lavagem 
das resinas. Estes vasos possuem internamente coletor e distribuidor superior de água, 
para permitir o perfeito desempenho da unidade nas fases de operação e regeneração 
das resinas trocadoras. 
91/127 
Reiterando, a água tendo passado pelos Trocadores de Cátion e de Ânion, é 
considerada uma água desmineralizada, sendo utilizada em processos industriais, 
principalmente nos químicos, farmacêuticos, alimentação de caldeiras de média ou alta 
pressão, na geração de vapor por turbinas, além de outras finalidades que necessitem 
de água pura, com reduzido teor de sólidos dissolvidos e sem contaminantes. A pureza 
é medida através da condutividade elétrica, provocada pela presença de íons 
inorgânicos (cátions e ânions), sendo necessário removê-los para atingir a qualidade 
requerida. 
 
5.5. Resinas trocadoras de íons 
 
As resinas trocadoras de íons utilizadas no tratamento de água são polímeros ou 
copolímeros orgânicos tais como fenóis, aldeídos, estirenos e derivados de vinil. A 
maioria são sólidos granulares. Na fabricação das resinas são adicionados via reação 
química de grupos ácidos ou básicos. Desta forma, pode-se obter resinas que trocam 
cátions e outras que trocam ânions, com propriedades físicas e químicas adequadas 
(resistência à abrasão, capacidade de troca, etc.). 
Na eliminação da dureza de águas com tratamento por resinas catiônicas e aniônicas, 
primeiro deixa-se a água passar pelo leito das catiônicas, pois estas são mais 
resistentes química e mecanicamente. Por último, a água passa pelo leito das 
aniônicas que são mais fracas tanto química quanto mecanicamente. 
 
92/127 
Exercícios: 
 
1. Qual a água ideal para alimentação de caldeiras? 
 
2. O que são e para que servem os Tratamentos Primários da água? 
 
3. Quais as etapas de clarificação de águas? 
 
4. Qual a finalidade do processo de desmineralização de águas? 
 
5. O que são as resinas trocadoras de ions utilizadas no tratamento de água? 
93/127 
TRABALHO: 
 
COMBATE ENTRE GRUPOS 
 
Leia o capítulo 5 ―TRATAMENTOS DE ÁGUA EM SISTEMAS DE AQUECIMENTO E 
RESFRIAMENTO‖ na íntegra. 
 
Em um papel sulfite formule 10 perguntas com suas respectivas respostas. Este folha 
deverá ser entregue ao professor para correção das respostas as perguntas solicitadas 
 
Em uma cartolina escreva ―nitidamente‖ somente as 10 perguntas formuladas pelo seu 
grupo. 
 
A cartolina deverá ser presa a parede com fita adesiva de modo que o outro grupo 
participante deste combate possa ler suas perguntas. 
 
Selecione entre os participantes de seu grupo a ordem para respostas as perguntas 
que lhes serão feitas. 
 
O grupo que responderá as perguntas é o grupo que está se defendendo e o grupo que 
esta perguntando é o grupo que está atacando. 
 
O grupo que está se defendendo entra no jogo com o score de 10 (dez) pontos. 
 
O participante da vez se levantará, se apresentará e em seguida deverá responder a 
pergunta que lhe for solicitada exatamente como está escrito na folha entregue ao 
professor. 
 
Caso o participante não saiba a resposta, o lider do grupo se levantará e deverá 
responder a questão formulada exatamente como esta escrito na folha entregue ao 
professor. 
 
Caso este também não saiba a resposta, qualquer outro participante do grupo poderá 
responder. Para isso ele deverá se levantar e pedir permissão ao grupo que lhe esta 
atacando para responder. Após ser admitido na rodada o mesmo deverá se apresentar 
e responder a pergunta exatamente como está escrito na folha entregue ao professor. 
 
Para cada resposta certa o grupo que esta se defendendo manterá seu score e para 
cada resposta errada, além de ser penalizado, perderá 1 (um) ponto. 
 
Todos os grupos atacarão 1 vez e se defenderão 1 vez. 
 
Este trabalho vale de 10 (nota inicial) a zero (caso a equipe defensora não responda 
corretamente a nenhuma das perguntas realizadas). 
 
ATENÇÃO: O foco deverá estar centrado no combate, toda e quaisquer atividades 
paralelas serão penalizadas 
94/127 
Capítulo 6: 
TRATAMENTOS DE EFLUENTES 
95/127 
 
1. Tratamento de Efluentes 
 
A grande diversidade das atividades industriais ocasiona durante o processo produtivo, 
a geração de efluentes, os quais podem poluir/contaminar o solo e a água, sendo 
preciso observar que nem todas as indústrias geram efluentes com poder impactante 
nesses dois ambientes. Em um primeiro momento, é possível imaginar serem simples 
os procedimentos e atividades de controle de cada tipo de efluente na indústria. 
Todavia, as diferentes composições físicas, químicas e biológicas, as variações de 
volumes gerados em relação ao tempo de duração do processo produtivo, a 
potencialidade de toxicidade e os diversos pontos de geração na mesma unidade de 
processamento recomendam que os efluentes sejam caracterizados, quantificados e 
tratados e/ou acondicionados, adequadamente, antes da disposição final no meio 
ambiente. 
De acordo com a Norma Brasileira — NBR 9800/1987, efluente líquido industrial é o 
despejo líquido proveniente do estabelecimento industrial, compreendendo emanações 
de processo industrial, águas de refrigeração poluídas, águas pluviais poluídas e 
esgoto doméstico. Por muito tempo não existiu a preocupação de caracterizar a 
geração de efluentes líquidos industriais e de avaliar seus impactos no meio ambiente. 
No entanto, a legislação vigente e a conscientização ambiental fazem com que 
algumas indústrias desenvolvam atividades para quantificar a vazão e determinar a 
composição dos efluentes industriais. 
As características físicas, químicas e biológicas do efluente industrial são variáveis com 
o tipo de indústria, com o período de operação, com a matéria-prima utilizada, com a 
reutilização de água etc. Com isso, o efluente líquido pode ser solúvel ou com sólidos 
em suspensão, com ou sem coloração, orgânico ou inorgânico, com temperatura baixa 
ou elevada. Entre as determinações mais comuns para caracterizar a massa líquida 
estão as determinações físicas (temperatura, cor, turbidez, sólidos etc.), as químicas 
(pH, alcalinidade, teor de matéria orgânica, metais etc.) e as biológicas (bactérias, 
protozoários, vírus etc.). 
O conhecimento da vazão e da composição do efluente industrial possibilita a 
determinação das cargas de poluição / contaminação, o que é fundamental para definir 
o tipo de tratamento, avaliar o enquadramento na legislação ambiental e estimar a 
capacidade de autodepuraçãodo corpo receptor. Desse modo, é preciso quantificar e 
caracterizar os efluentes, para evitar danos ambientais, demandas legais e prejuízos 
para a imagem da indústria junto à sociedade. 
 
1.1. Alternativas de Tratamento 
 
A prevenção à poluição refere-se a qualquer prática que vise a redução e/ou 
eliminação, seja em volume, concentração ou toxicidade, das cargas poluentes na 
própria fonte geradora. Inclui modificações nos equipamentos, processos ou 
procedimentos, reformulação ou replanejamento de produtos e substituição de 
matérias-primas e substâncias tóxicas que resultem na melhoria da qualidade 
ambiental. 
Qualquer que seja a solução adotada para o lançamento dos resíduos originados no 
processo produtivo ou na limpeza das instalações, é fundamental que a indústria 
96/127 
disponha de sistema para tratamento ou condicionamento desses materiais residuais. 
Para isso é preciso que sejam respondidas algumas perguntas, como: 
 
 Qual o volume e composição dos resíduos gerados? 
 Esses resíduos podem ser reutilizados na própria indústria? 
 Esse material pode ser reciclado e comercializado? 
 Quanto custa coletar, transportar e tratar esses resíduos? 
 Existe local adequado para destino final desses resíduos? 
 
 
 Processos de tratamento 
 
A tabela abaixo lista as operações usualmente empregadas para os diferentes tipos de 
contaminantes existentes nos efluentes industriais. 
 
 
 
97/127 
Os processos de tratamento utilizados são classificados de acordo com princípios 
físicos, químicos e biológicos: 
 
 Processos físicos: dependem das propriedades físicas do contaminante tais 
como, tamanho de partícula, peso específico, viscosidade, etc. 
Exemplos: gradeamento, sedimentação, filtração, flotação, 
regularização/equalização, etc. 
 Processos químicos: dependem das 
propriedades químicas dos contaminantes o 
das propriedades químicas dos reagentes 
incorporados. Exemplos: coagulação, 
precipitação, troca iônica, oxidação, 
neutralização, osmose reversa, ultrafiltração. 
 Processos biológicos: utilizam reações 
bioquímicas para a eliminação dos 
contaminantes solúveis ou coloidais. Podem ser 
anaeróbicos ou aeróbicos. Exemplo: lodos ativados, lagoas aereadas, biodiscos 
(RBC), filtro percolador, valas de oxidação, reatores sequenciais discontinuos 
(SBR). 
 
O tratamento físico-químico apresenta maiores custos, em razão da necessidade de 
aquisição, transporte, armazenamento e aplicação dos produtos químicos. No entanto, 
é a opção mais indicada nas indústrias que geram resíduos líquidos tóxicos, 
inorgânicos ou orgânicos não biodegradáveis. 
Normalmente, o tratamento biológico é menos dispendioso, baseando-se na ação 
metabólica de microrganismos, especialmente bactérias, que estabilizam o material 
orgânico biodegradável em reatores compactos e com ambiente controlado. No 
ambiente aeróbio são utilizados equipamentos eletro-mecânicos para fornecimento de 
oxigênio utilizado pelos microrganismos, o que não é preciso quando o tratamento 
ocorre em ambiente anaeróbio. 
Apesar da maior eficiência dos processos aeróbios em relação aos processos 
anaeróbios, o consumo de energia elétrica, o maior número de unidades, a maior 
produção de lodo e a operação mais trabalhosa justificam, cada vez mais, a utilização 
de processos anaeróbios. Assim, em algumas estações de tratamento de resíduos 
líquidos industriais estão sendo implantadas as seguintes combinações: 
 
 unidades anaeróbias seguidas por unidades aeróbias; 
 unidades anaeróbias seguidas de unidades físico-químicas. 
 
 Operações de tratamento físico-químico 
 
 Oxidação de cianetos - Para eliminar os cianetos presentes nos efluentes, há a 
necessidade de previamente oxidá-los pela ação de oxidantes fortes, como o 
hipoclorito de sódio, em meio alcalino, que se pode obter através da adição de 
soda cáustica. 
98/127 
 Redução de cromo hexavalente - Este processo é efetuado por adição de um 
agente redutor, como o bissulfito de sódio, num meio ácido, como o ácido 
sulfúrico, necessário para se dar a reação. 
 Homogeneização e Neutralização - Nesta etapa procede-se à homogeneização 
dos diferentes tipos de efluentes e ao ajuste de pH de forma a serem criadas as 
condições necessárias à precipitação dos metais pesados. Normalmente, dão 
entrada nesta operação os efluentes da linha de oxidação de cianetos, de 
redução de cromo e restantes efluentes, ácidos e alcalinos, com metais 
pesados. 
 Floculação - Nesta operação adiciona-se ao efluente homogeneizado uma 
substância floculante para que assim se verifique a aglutinação dos flocos de 
menores dimensões de forma a ficarem mais densos e com maior velocidade de 
sedimentação. 
 Decantação - É nesta fase que se dá a separação dos flocos sólidos em 
suspensão que se formaram na fase anterior, por sedimentação, num 
decantador de tipo lamelar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Desidratação mecânica - Por este processo, consegue-se uma lama desidratada 
com uma percentagem de humidade em torno dos 35%. Para tal, pode recorrer-
se a filtros banda por placas. As lamas com origem nesta operação, são 
recolhidas em recipientes tipo big-bag, sendo levados para uma zona de 
armazenagem temporária de lamas. 
 
 Operações unitárias, processos e sistemas de tratamento 
 
Os tratamentos do tipo físico-químico aplicam-se na depuração de águas residuárias 
geradas, normalmente, pelos processos de tratamento de superfícies e podem ser 
agrupados nos seguintes processos: 
 
 Operações de óxido-redução 
o Redução de Cr VI 
o Oxidação de ions ferrosos, cianetos e matéria orgânica 
 Operações de neutralização e precipitação 
o Hidróxidos metálicos 
o Sulfatos, fosfatos e fluoretos 
 Operações de floculação e decantação 
 Operações de desidratação de lamas 
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 Objetivos do tratamento físico-químico 
 
 Recuperação de algumas substâncias 
 Recuperação de metais pesados por precipitação química 
 Diminuir a perigosidade e a toxicidade 
 Oxidação de cianetos obtendo cianatos 
 Redução do Cromo (VI) para Cromo (III) 
 
 Substâncias susceptíveis de sofrer tratamento físico-químico 
 
 Ácidos e bases 
 Resíduos contendo metais pesados (Fe, Cu, Ni, Cr, Zn, Pb) 
 Resíduos contendo cianetos (CN) 
 
Os resíduos que necessitam sofrer este tipo de tratamento físico-químico são 
originados por empresas que fazem o tratamento de superfície, tal como as 
cromagens, pinturas, latonagens, zincagens, etc. 
O tratamento de superfície consiste num tratamento químico que utiliza produtos 
químicos que são nocivos e agressivos para a natureza como por exemplo os banhos 
tóxicos, que podem conter ácidos, cromo (VI) e/ou cianetos. 
O próprio tratamento físico-químico origina lamas com metais pesados que têm que ser 
enviadas para aterros controlados para resíduos industriais perigosos. 
Infelizmente, existe ainda um número considerável de empresas que continuam a 
despejar, de uma forma irresponsável , resíduos classificados como perigosos para o 
solo e/ou para a água sem sofrerem o adequado tratamento físico. 
A figura abaixo representa uma Estação de Tratamento de Efluentes (ETE) de 
processo físico-químico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Tratamento de Esgotos 
 
Os processo biológicos foram concebidos para serem aplicados na remoção de 
material orgânico carbonáceo, geralmente medido em termos de Demanda Bioquímica 
100/127 
de Oxigênio (DBO) ou Demanda Química de Oxigênio (DQO), nitrificação, 
denitrificação, remoção de fósforo e estabilização do lodo gerado no sistema primário e 
secundário. Podendo-se assim corrigir 
as características inde sejáveis dos 
esgotos propiciando a sua disposição 
final de acordo com as regras e 
critérios definidos pela legislação para 
proteger o meio ambiente. 
 
2.1.Primórdios do 
tratamento de esgotos 
 
O tratamento de esgotos convencional 
é a combinação de processos físicos e 
biológicos projetados para remover o material orgânico presente nos despejos. O 
primeiro método utilizado para tratar esgotos foi a sedimentação e os tanques sépticos 
através do sistema batizado como Tanques de Imhoff. Esse sistema contava com dois 
tanques de acumulação que possuíam uma zona de decantação na parte superior e 
uma zona de digestão na parte inferior. 
A sedimentação primária de esgotos domésticos tinha uma eficiência limitada, pois 
apenas uma pequena parte da matéria orgânica é sedimentável. Assim iniciou-se o 
tratamento secundário pela adição de coagulantes para melhorar a sedimentabilidade 
do esgoto. Esse processo melhorou bastante o tratamento, porém a dosagem de 
grandes quantidade de produtos químicos resultaram em altos custos e os substratos 
orgânicos solúveis não eram removidos. A observação de que a passagem lenta de 
esgoto através de uma camada de pedras reduziam rapidamente o material orgânico, 
foi o primeiro ensaio de tratamento de esgotos a nível secundário. Este processo foi 
chamado de filtro biológico e foi desenvolvido para instalações municipais em 1910. 
O segundo maior avanço no tratamento biológico se deu quando foi observado que os 
sólidos biológicos, desenvolvidos em águas poluídas floculavam como colóides 
orgânicos. Essa massa microbiológica, denominada de lodo ativado, rapidamente 
metabolizava os poluentes da solução e podiam ser subseqüentemente removidos pela 
sedimentação por gravidade, assim o processo de lodo ativado começou a se 
desenvolver em 1914 na Inglaterra pelos pesquisadores Ardern e Lockett, a primeira 
ETE foi a de Salford com capacidade para tratar 303 m3/d.Em 1916 foi inaugurada nos 
Estados Unidos a ETE San Marcos, localizada no Texas, com capacidade para tratar 
454 m3/d; dez anos depois, em 1927, a ETE de Chicago North, também nos Estados 
Unidos consagra o processo de lodos ativados tratando 7,5 m3/s. 
 
 
 O Sistema de Tratamento de Esgotos 
 
Atualmente existem diversas variantes de tratamento de esgotos incluindo o tratamento 
primário, industrial visando a remoção de poluentes específicos, o tratamento 
secundário e o terciário. 
O tratamento secundário pode ser esquematizado como segue: 
101/127 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A etapa preliminar de tratamento incluem o gradeamento para remover sólidos 
grosseiros e a remoção de areia para proteger os equipamentos mecânicos. O 
tratamento primário remove o material orgânico sedimentável, o substrato solúvel é 
enviado para os tanques de aeração onde os microrganismos o utilizarão para obter 
energia e sintetizar novas células. 
A massa proveniente do tanque de aeração é enviada para os decantadores 
secundários, onde será separada. O sobrenadante depurado é enviado para o corpo 
receptor e uma parte da massa ativa retorna aos tanques de aeração e a outra parte é 
descartada para ser tratada nos digestores anaeróbios. 
Os digestores anaeróbios são utilizados para estabilizar o lodo (primário + secundário) 
antes da prensagem e disposição final. Esse processo típico de tratamento secundário 
é efetivo para remover o substrato orgânico contido nos esgotos, compreendendo a 
remoção dos sólidos suspensos e a DBO. Sais dissolvidos e outros poluentes 
refratários são removidos em pequena quantidade. No efluente final fica remanescente 
cerca de 50% de sólidos totais voláteis, 70% de nitrogênio total e 70% de fósforo total. 
 
 Sistemas de lodos ativados 
convencional 
 
Existem diversas variantes do processo e lodos 
ativados, a distinção entre os processos é 
verificada somente através das variáveis de 
processo tais como tempo de retenção celular 
e fator alimento/microrganismo. 
Os sistemas de lodos ativados convencional 
necessitam ainda uma etapa preliminar de 
tratamento, o decantador primário que é 
utilizado para remover os sólidos 
102/127 
sedimentáveis dos esgotos, reduzindo assim a carga orgânica que irá para os tanques 
de aeração. 
 
 Substâncias orgânicas nos esgotos 
 
O substrato orgânico nos esgotos é a fonte de energia para os microrganismos e são 
divididos em três grandes categorias: 
 
 proteínas (40 - 60%), 
 carboidratos (25 - 50%) e 
 gorduras (10%). 
 
Além dessas substâncias encontra-se nos esgotos pequenas quantidades de um 
número muito grande de moléculas sintéticas orgânicas compreendendo desde as 
estruturas mais simples até as mais complexas. A presença dessas substâncias tem 
nos últimos anos, complicado o sistema de tratamento de esgotos pois muitos desses 
compostos não podem ser ou são muito lentamente decompostos biologicamente. 
Para um esgoto de concentração média, aproximadamente 75% dos sólidos suspensos 
e 40% dos sólidos filtráveis são de natureza orgânica. Esses sólidos são derivados dos 
reinos animais e vegetais e atividades do homem em relação a síntese de compostos 
orgânicos. 
 
 Assimilação da matéria orgânica 
 
A maioria dos carboidratos, proteínas e gorduras presentes nos esgotos estão na forma 
de grandes moléculas que não podem penetrar na membrana celular dos 
microrganismos. 
O primeiro passo para a decomposição do composto orgânico pelas bactérias é a 
hidrólise dos carboidratos em açúcar solúvel, das proteínas em aminoácidos e gorduras 
em ácidos graxos de cadeia curta. 
Na degradação aeróbia o composto orgânico é convertido em gás carbônico e água. 
Na digestão anaeróbia, os produtos finais são ácidos orgânicos, álcoois, gás carbônico, 
metano e gás sulfídrico. 
De toda a matéria orgânica presente nos esgotos, 60% a 80% é rapidamente 
assimilada para a biodegradação. Muitos compostos orgânicos, como a celulose, 
hidrocarbonetos de cadeia saturada longa e outros compostos complexos são 
considerados não biodegradáveis pois necessitam de um tempo muito longo para 
serem assimilados. 
Derivados de petróleo, detergentes, pesticidas e outros compostos orgânicos sintéticos 
também são resistentes a biodegradação e alguns são tóxicos e inibem a atividade dos 
microrganismos nos processos de tratamento biológicos. 
Os microrganismos realizam a decomposição da matéria orgânica através de enzimas. 
As enzimas são proteínas que agem como catalisadores, existem enzimas que atuam 
externamente (extracelular) e outras que atuam internamente (intracelular). A ação das 
enzimas são afetadas pelas condições ambientais como pH, temperatura e 
concentração do substrato. 
103/127 
3. Impacto Ambiental 
 
Na implantação e operação de indústrias, é importante considerar que a utilização das 
potencialidades advindas dos recursos hídricos (energia, transporte, matéria-prima etc.) 
é um benefício inquestionável e único, mas precisa ser acompanhada do uso racional 
da água, sendo por isso fundamentais a redução e o controle do lançamento de 
efluentes industriais no meio ambiente, como uma das formas de cooperação e 
participação no desenvolvimento sustentável. Cabe ao setor industrial a 
responsabilidade de minimizar ou evitar que o processo produtivo acarrete em 
impactos ambientais. 
O lançamento indevido de efluentes industriais de diferentes fontes ocasiona 
modificações nas características do solo e da água, podendo poluir ou contaminar o 
meio ambiente. A poluição ocorre quando esses efluentes modificam o aspecto 
estético, a composição ou a forma do meio físico, enquanto o meio é considerado 
contaminado quando existir a mínima ameaça à saúde de homens, plantas e animais. 
4. 
104/127 
 
5. Prinicipais Equipamentos 
 
5.1. ABRANDADORES E DEIONIZADORES: 
 
Dureza é uma característica conferida à 
água devido presença de íons metálicos, 
principalmente os de Cálcio e Magnésio, 
produzindo as chamadas incrustações. 
 
Os Abrandadores são equipamentos 
utilizados para remoção da dureza no 
tratamentode água para caldeiras, 
operam com resinas de troca iônica e 
possuem baixo custo de manutenção pois 
necessitam de apenas sal grosso para 
regeneração da resina. 
 
As resinas utilizadas neste processo de 
troca iônica, são grânulos sintéticos, com tamanho efetivo de 0,5 mm, microporosos, 
que recebem uma solução de salmoura a 10%. 
 
A água de alimentação deve ser pré-tratada e se proveniente de poço artesiano, filtrada 
antes de entrar no equipamento.Caso seja clorada,deve-se colocar um filtro de carvão 
ativado para remover o cloro residual, que é nocivo às resinas reduzindo sua vida útil 
que é estimada em 3 anos. 
 
5.2. FILTROS DE CARVÃO 
 
São utilizados para tratamento de água onde se 
deseja a remoção do cloro e em alguns processos 
industriais. 
 
São dimensionados de acordo com a vazão de 
água a ser tratada e o processo industrial ao qual 
foi destinado. 
 
 
 
 
105/127 
5.3. FILTROS CENTRAIS 
 
São utilizados para melhorar a qualidade da água da rede publica, geralmente são 
instalados no cavalete, na entrada de água e podem ser utilizados para escolas, hotéis, 
hospitais, residências, condomínios, entre outros. 
 
Tabela de Filtros Centrais: 
 
Para todo lugar onde se requer água isenta de impurezas sólidas. 
 
 
 
106/127 
5.4. FILTROS DE AREIA 
Utilizados para clarificação da água, retém o 
particulado mais grosso, como: barro, folhas, lodo, 
entre outras impurezas. 
São muito aplicados em sistemas de tratamento de 
água como: abrandamento, deionização, ETA´s. A 
alimentação é realizada pela parte superior, 
distribuindo-se uniformemente através dos 
difusores por toda a área filtrante no sentido 
descendente. 
 
Fabricados em aço inox ou aço carbono, com 
revestimento interno e dimensionados de acordo 
com a vazão requerida. 
 
 
 
 
5.5. DISPERSOR MISTURADOR 
Utilizados para melhorar a homogenização dos 
produtos químicos. 
Geralmente são utilizados em estações de 
grande porte, seja para ETA ou ETE. 
 
 
 
 
107/127 
5.6. ELEMENTOS FILTRANTES 
 
 
Cartuchos para todas as finalidades, 
desde retenção de impurezas sólidas 
presentes na água até cartuchos com 
resinas. 
 
 
 
 
 
 
 
5.7. SISTEMAS PARA CLORAÇÃO E POLIMENTO 
 
São sistemas projetados para tratamento de 
águas que não possuem contaminação e 
requerem apenas cloração para proteção 
contra contaminação bacteriológica através 
do cloro e polimento através de filtro de 
areia. 
108/127 
5.8. SISTEMAS PARA REMOÇÃO DE FERRO 
 
Utilizados para tratamento de água com concentrações de ferro e manganês em água 
potável. 
 
O ferro e o manganês conferem sabor desagradável e causam manchas em roupas 
lavadas e superfícies de porcelana. A concentração de Ferro interfere na turbidez e cor 
da água. 
 
São projetados a partir da análise de água e da vazão de água do poço artesiano. 
 
 
 
109/127 
 
110/127 
5.9. OUTROS ACESSÓRIOS: 
• Rotâmetros - Muito utilizado em sistemas de desmineralização para controlar a vazão 
da regeneração de resinas; 
 
• Manômetros - equipamento utilizado para controle da pressão em sistemas de 
tratamento de água; 
 
5.10. MATERIAIS FILTRANTES: 
• Areia especial - classificada e tratada com granulometrias diferenciadas de 3/4" a 0,5 
mm. São utilizadas em sistemas de pré-tratamento para eliminação de cor e turbidez; 
 
• Pedregulho e pedrisco especial classificado e tratado nas granulometrias abaixo: 
3/4‖ a 1/2‖ 
1/2‖ a 1/4‖ 
1/4‖ a 1/8‖ 
 
• Carvão antracito - Substitui a areia e possui maior índice de eficácia; 
 
• Carvão ativado - casca de côco utilizada em sistemas de desmineralização de água, 
elimina com eficiência o cloro presente na água; 
 
• Resinas de troca iônica - utilizadas para sistemas de abrandamento e 
desmineralização de água. Resina Catiônica e Aniônica; 
 
• Quartzo branco - material purificador utilizado em filtros centrais para tratamento de 
águas que já têm um pré-tratamento. 
111/127 
Exercícios: 
1. O que ocorre na etapa de Homogeneização e Neutralização do Efluente 
Líquido? 
 
2. Descreva a etapa de Floculação do Efluente Líquido 
 
3. Descreva a fase de Decantação do Efluente Líquido. 
 
4. O que são efluentes Líquidos Industriais? 
 
5. Defina Prevenção a Poluição. 
 
112/127 
capítulo 7: Compressores 
113/127 
AR COMPRIMIDO 
 
Nos diversos processos industriais, os sistemas de ar comprimido desempenham papel 
fundamental na produção e representam parcela expressiva do consumo energético da 
instalação. Entretanto, nem sempre estas instalações recebem os cuidados devidos, 
passando a ser uma fonte constante de desperdícios. 
 
1 – Instalações 
 
Um sistema de ar comprimido corretamente projetado irá proporcionar maior 
confiabilidade e eficiência nas ferramentas pneumáticas, bem como diminuirá os custos 
com energia. 
Esse sistema compreende três componentes principais: o compressor, a rede de 
distribuição e os pontos de consumo. 
 
1.1- Compressor 
 
O compressor é basicamente um equipamento eletro -mecânico, capaz de captar o ar 
que está no meio ambiente e armazena–lo sob alta pressão num reservatório próprio 
do mesmo, ou seja, eles são utilizados para proporcionar a elevação da pressão do ar. 
Vários fatores influenciam a escolha de um compressor: vazão, pressão e qualidade 
requerida do ar. 
A questão referente a qualidade do ar é muito importante e envolve: 
 
a) impurezas sob a forma de partículas sólidas, poeira ou ferrugem; 
b) água; 
c) óleo (proveniente da lubrificação) 
 
Cada equipamento que consome ar comprimido possui suas exigências específicas 
quanto a qualidade do ar. Essas exigências devem ser atendidas para que o 
equipamento possa ter um desempenho adequado. Abaixo temos uma classificação de 
compressores com relação a sua utilização: 
 
a) Compressores de Ar para Serviços Ordinários 
 
Os compressores de ar para serviços ordinários são fabricados em série, visando baixo 
custo inicial. Destinam - se normalmente a serviços de jateamento, limpeza, pintura, 
acionamento de pequenas máquinas pneumáticas, etc. 
 
b) Compressores de Ar para Sistemas Industriais 
 
Os compressores de ar para sistemas industriais destinam-se às centrais encarregadas 
do suprimento de ar em unidades industriais. Embora possam chegar a ser máquinas 
de grande porte e custo aquisitivo e operacional elevados, são oferecidos em padrões 
básicos pelos fabricantes. Isso é possível porque as condições de operação dessas 
máquinas costumam variar pouco de um sistema para outro, há exceção talvez da 
114/127 
vazão. 
 
c) Compressores de Gás ou de Processo 
 
Os compressores de gás ou de processo podem ser requeridos para as mais variadas 
condições de operação, de modo que toda a sua sistemática de especificação, projeto, 
operação, manutenção, etc... depende fundamentalmente da aplicação. Incluem - se 
nessa categoria certos sistemas de compressão de ar com características anormais. 
Como exemplo, citamos o soprador de ar do forno de craqueamento catalítico das 
refinarias de petróleo ("blower do F.C.C."). Trata-se de uma máquina de enorme vazão 
e potência, que exige uma concepção análoga à de um compressor de gás. 
 
d) Compressores de Refrigeração 
 
Os compressores de refrigeração são máquinas desenvolvidas por certos fabricantes 
com vistas a essa aplicação. Operam com fluidos bastante específicos e em condições 
de sucção e descarga pouco variáveis, possibilitando a produção em série e até 
mesmo o fornecimento incluindo todos os demais equipamentos do sistema de 
refrigeração. 
 
Para assegurar a operação confiável do compressor, o ar aspirado deve ser limpo e 
não conter poeira, fuligem ou partículas sólidas, pois caso contrário, esses poluentes 
ficarão em suspensão no óleo lubrificanteocasionando desgaste excessivo dos 
cilindros, anéis dos pistões, mancais, etc. e conseqüentemente aumentando os custos 
de manutenção. Assim, deve-se evitar que a casa dos compressores fique localizada 
perto de chaminés, caldeiras, fornos ou equipamentos de jatos de areia. Sua 
localização ideal é próxima dos principais pontos de consumo do ar, visando redução 
no custo da tubulação e menor perda de pressão. 
Outro aspecto importante para assegurar a aspiração de um ar limpo é a instalação no 
compressor de um filtro de admissão de ar (no mínimo a 2 metros acima do solo e 2,5 
metros de distância de qualquer parede). Devem ser instalados diretamente na entrada 
do compressor. 
Em linhas de aspiração muito longas, poderá haver condensação de água e nesse 
caso, aconselha-se o uso de separadores de umidade antes do cilindro. No caso de 
várias máquinas deve-se usar de preferência, um duto para cada uma. 
Em relação a tubulação de descarga do ar, esta deve ser de diâmetro igual ou superior 
ao da saída do compressor e ser a mais curta possível até o resfriador posterior ou ao 
reservatório pulmão. 
 
São dois os princípios em que se baseiam os compressores de uso industrial: 
 
a) Compressores Volumétricos 
 
Nos compressores volumétricos ou de deslocamento positivo, a elevação de pressão é 
conseguida através da redução do volume ocupado pelo gás. Na operação dessas 
máquinas podem ser identificadas diversas fases, que constituem o ciclo de 
funcionamento: inicialmente, uma certa quantidade de gás é admitida no interior de 
115/127 
uma câmara de compressão, que então é cerrada e sofre redução de volume. 
Finalmente, a câmara é aberta e o gás liberado para consumo. Trata-se, pois, de um 
processo intermitente, no qual a compressão propriamente dita é efetuada em sistema 
fechado, isto é, sem qualquer contato com a sucção e a descarga. Conforme iremos 
constatar logo adiante, pode haver algumas diferenças entre os ciclos de 
funcionamento das máquinas dessa espécie, em função das características específicas 
de cada uma. 
 
b) Compressores Dinâmicos: 
 
Os compressores dinâmicos ou turbocompressores possuem dois órgãos principais: 
impelidor e difusor. O impelidor é um órgão rotativo munido de pás que transfere ao ar 
a energia recebida de um acionador. Essa transferência de energia se faz em parte na 
forma cinética e em outra parte na forma de entalpia. Posteriormente, o escoamento 
estabelecido no impelidor é recebido por um órgão fixo denominado difusor, cuja 
função é promover a transformação da energia cinética do ar em entalpia, com 
conseqüente ganho de pressão. Os compressores dinâmicos efetuam o processo de 
compressão de maneira contínua, e, portanto corresponde exatamente ao que se 
denomina, em termodinâmica, um volume de controle. 
 
Os compressores de maior uso na indústria são os alternativos, os de palhetas, os de 
fuso rosqueado, os de lóbulos, os centrífugos e os axiais. 
 
1.1.1 - Tipos de Compressores 
 
Compressores de Êmbolo: 
 
a) Compressor de Pistão – este compressor contém um êmbolo que produz movimento 
linear. Ele é apropriado para todos os tipos de pressões. Alguns tipos de Compressores 
de Pistão precisam de um sistema de refrigeração para a eliminação do calor gerado. 
 
116/127 
 
 
 
 
 
 
b) Compressor de Membrana – ele é parecido 
com de pistão, mas o ar não entra em contato 
com as partes móveis, pois ele é separado por 
uma membrana, assim o ar não é contaminado 
com os resíduos do óleo. Estes compressores 
são utilizados nas indústrias alimentícias, 
farmacêuticas e químicas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O eixo de manivelas (A) do compressor é essencialmente uma bomba hidráulica. 
O pistão (1) se move no cilindro (2) e pulsa o fluido hidráulico no cabeçote (B), produzindo um movimento 
oscilatório do grupo do diafragma (8). 
O grupo do diafragma consiste de três diafragmas presos e vedados na periferia entre a placa de gás e a 
placa de orifício. 
A placa de orifício ou de sulcos (4) tem o papel de distribuir o fluido hidráulico uniformemente sob o 
diafragma e a placa de gás (5) contém as válvulas de retenção de aspiração (6) e descarga (7). 
Estas duas placas têm um contorno especial nas suas faces internas e o seu conjunto montado forma a 
câmara do compressor. O seu perfil é cuidadosamente projetado de modo a minimizar as tensões no 
diafragma. 
Uma bomba a pistão chamada de bomba de compensação trabalha através de um excêntrico montado no 
eixo de manivelas. A cada curso do pistão, um excesso de fluido hidráulico é injetado na câmara de óleo, 
compensando qualquer vazamento em volta do pistão e garantindo que o diafragma (8) faz contato pleno 
com a placa de gás.(5). O volume da folga é assim reduzido ao mínimo. 
O excesso de fluido hidráulico introduzido pela bomba de compensação escapa através de uma válvula de 
alívio ajustável chamada de limitador de pressão (3) e retorna para o cárter. 
 
117/127 
Compressores Rotativos: 
 
a) Compressor Rotativo Multicelular – em um compartimento cilíndrico, com abertura 
de entrada e saída, gira um rotor com palhetas que está alojado excentricamente. 
Devido à excentricidade do rotor, há uma diminuição no tamanho dos compartimentos, 
assim, gerando uma certa pressão. Esse compressor tem a vantagem de manter a 
pressão contínua, livre de qualquer pulsação e com baixo ruído devido ao seu 
funcionamento. 
 
 
 
 
b) Compressor Duplo Parafuso (Dois Eixos) – dois 
parafusos helicoidais, os quais, pelos perfis côncavo e 
convexo comprimem o ar, que é conduzido axialmente. 
 
 
 
 
c) Compressor Tipo Roots – nesse tipo de compressor o ar é transportado de um lado 
para o outro sem alteração do volume. A compressão é feita no lado da ressão pelos 
cantos do êmbolos. 
 
 
 
 
 
 
118/127 
Turbo Compressores 
 
a) Compressor Axial – a compressão é feita pela 
aceleração do ar aspirado, ele se baseia na energia de 
movimento que é transformada em energia de pressão. 
Os turbo compressores são destinados para o 
funcionamento onde existe grande vazão. 
 
b) Compressor Radial – o ar é impelido para as paredes 
da câmara e posteriormente em direção ao eixo e daí no 
sentido radial para outra câmara sucessivamente em 
direção à saída. 
 
 
Um compressor de ar deve ter necessariamente um sistema de regulagem de 
capacidade de tal ordem que adapte sua produção as condições de consumo. 
Os tipos básicos para compressores de deslocamento positivo são: 
 
a) Parada e partida 
O motor elétrico que aciona o compressor é desligado quando a pressão do 
reservatório atinge um determinado valor. Geralmente utilizado em compressores 
pequenos e serviço intermitente. 
 
b) Velocidade constante 
O motor elétrico que aciona o compressor permanece sempre ligado. Quando a 
pressão do reservatório atinge determinado valor pré-fixado, a válvula de aspiração 
119/127 
será deslocada e permanecerá aberta. A partir desse momento, todo ar aspirado será 
descarregado pela válvula. 
 
c) Duplo controle 
Permite operar o compressor dos dois modos (Parada/Partida e Velocidade Constante) 
por intermédio de uma chave seletora. Recomendada para casos de consumo irregular 
com picos de demanda por um certo período e longos períodos de pouca ou nenhuma 
utilização de ar comprimido. 
Atualmente os sistemas de controle dos compressores utilizam a tecnologia dos 
inversores de freqüência. Desse modo, a velocidade do motor elétrico é continuamente 
ajustada dependendo da demanda de ar, resultando em considerável economia de 
energia. Isso elimina a necessidade de alterar o controle para "partida" e "parada" ou 
então promover uma atuação na válvula de sucção. 
 
1.1.1.1 – Resfriador Posterior 
 
O ar aspirado pelo compressor contém um determinado teor de umidade. 
Posteriormente, a medida em que o arcomprimido se resfriar na linha de distribuição, a 
umidade se condensará na tubulação, provocando corrosão, além de ser 
extremamente indesejável em certas 
aplicações como a pintura, transporte 
pneumático e na vida útil das ferramentas. 
Desse modo, após a compressão, torna-se 
necessário reter o vapor d’água existente no 
ar. Isso será feito no resfriador posterior que 
reduzirá a temperatura do ar comprimido a 
uma temperatura inferior a da linha de 
distribuição e conseqüentemente condensará 
esse vapor d’água. Junto a esse resfriador 
existirá um separador de condensado onde a 
umidade do ar será retirada manual ou 
automaticamente. 
O melhor local para o resfriamento é 
diretamente junto ao orifício de saída do ar. O 
sistema mais simples para os resfriadores 
posteriores é o de casco e tubos, onde o ar 
passa através dos tubos em sentido contrário 
ao percorrido pela água (a queda de pressão 
em um resfriador posterior é relativamente 
pequena). 
 
120/127 
1.1.1.2 - Reservatório Pulmão 
 
Uma instalação de ar comprimido é normalmente 
equipada com um ou mais reservatórios de ar que têm 
pôr funções: armazenar o ar comprimido para 
consumo; equalizar as pressões das linhas de 
consumo; eliminar umidade do ar. Sua capacidade 
deve ser de 6 a 10 vezes a capacidade do 
compressor pôr segundo. Deve ser instalado fora da 
casa dos compressores e preferencialmente na 
sombra. Todo reservatório deve possuir válvulas de 
segurança, manômetro e termômetro. 
Outra questão é que os resfriadores posteriores e 
separadores de condensado, obtém uma eficiência na 
retenção da umidade em torno de 80-90%. O restante 
acompanha o ar comprimido até o reservatório, onde 
a velocidade é consideravelmente reduzida fazendo 
com que a maior parte dos condensados residuais 
deposite-se sobre as paredes e escorra para o fundo 
deste. Assim é muito importante a existência de uma tubulação de dreno na parte mais 
baixa do reservatório a fim de permitir a retirada dessa água (aproximadamente 5% da 
umidade é retida neste estágio). 
 
 
 
 
 
1.1.1.3 - Secadores de ar 
 
Consiste no terceiro estágio da separação da umidade 
contida no ar comprimido. Sua finalidade é manter o ponto 
de orvalho do ar, na pressão de saída do sistema, 10ºC 
abaixo da mínima temperatura do ambiente onde estão os 
instrumentos. Sua utilização é necessária quando um ar de 
altíssima qualidade é requerido (instrumentação). Os 
secadores podem ser por refrigeração ou com agentes 
secantes. 
 
 
 
121/127 
1.2 – Rede de Distribuição 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para determinar-se o melhor traçado da tubulação é necessário conhecer a localização 
dos principais pontos de consumo, assim como os pontos isolados. 
O tipo de rede a ser empregada (aberta ou fechada) deve ser analisado. Em alguns 
casos pode ser adequado um circuito fechado em anel. Outras situações podem exigir 
uma combinação de anéis e linhas diretas ou ainda somente uma linha direta pode ser 
suficiente. 
A grande vantagem do circuito fechado é que se ocorrer um grande consumo 
inesperado de ar em qualquer linha, o ar pode ser fornecido de duas direções, 
diminuindo a queda de pressão. 
Mesmo com todos os dispositivos de eliminação da umidade (já vistos), a tubulação 
nunca estará isenta do mesmo. Poços de drenagem (com purgadores) devem ser 
instalados ao longo da linha a fim de recolher o condensado formado. Recomenda-se 
que estes poços tenham diâmetro igual ao da linha e fiquem no máximo a 40 metros de 
distância entre si. Sempre que possível às tubulações devem ser inclinadas no sentido 
do fluxo, em pelo menos 5% para facilitar a drenagem e diminuir a perda de carga. 
As tomadas de ar devem ser feitas sempre pela parte superior da tubulação, 
assegurando assim fornecimento de ar de melhor qualidade ao equipamento. 
 
122/127 
1.2.1 – Acessórios 
 
Definido o lay-out da rede principal, os ramais e as linhas de serviço aos pontos de 
consumo se definem os acessórios necessários. 
 
a) Filtro comum 
Para eliminação das partículas que contaminam o ar comprimido (poeiras, umidade, 
óleo) e que não foram eliminadas pelos separadores da rede. 
 
b) Filtro coalescente 
Sua principal característica é a grande eficiência na retirada do óleo contido no ar. A 
coalescência consiste na coleta de finas partículas em suspensão nos gases, através 
da coesão entre elas, formando partículas maiores que são mais facilmente removíveis. 
 
c) Reguladores de pressão 
Muitas das operações devem ser realizadas a uma pressão menor que a da linha de 
alimentação. Para tanto, usam-se reguladores para adequar a pressão a um valor 
desejado. São usadas válvulas de ação direta (recomendadas para redução de 
pressão de um só equipamento, e em aplicações sem grandes variações de fluxo) e 
válvulas de duplo diafragma (recomendadas para fornecimento de ar à vários 
equipamentos). 
 
d) Lubrificadores 
Quando se usa o ar para acionar motores, cilindros, válvulas, etc. é necessário instalar 
um lubrificador. Os elementos lubrificantes reduzem o atrito e consistem basicamente 
de um depósito de óleo que tenha sido desenhado de tal maneira que, quando o ar 
circula pôr ele, uma quantidade de óleo transforma-se em neblina. O óleo conduzido 
pela corrente de ar, lubrifica as partes móveis do equipamento acoplado. Devem ser 
evitados óleos com aditivos, pois o óleo é eliminado sob a forma de vapor, através de 
válvulas de exaustão de equipamentos pneumáticos, sendo, portanto, tóxicos. 
 
e) Purgadores 
Eliminador automático da água que se acumula nas diferentes partes da instalação de 
ar comprimido. O mais indicado é do tipo eliminador de bóia, que abre somente para 
descarregar a água, fechando hermeticamente após a sua eliminação. 
 
f) Separadores de umidade 
Os purgadores se encarregam de descarregar a água acumulada no fundo do tubo 
principal ou em qualquer ponto da instalação; nada pode fazer com relação a neblina 
de gotículas de água que podem estar suspensa no ar. Os separadores de umidade 
cumprem esta missão. 
 
g) Mangueiras 
Ferramentas pneumáticas e outros dispositivos acionados a ar comprimido são em 
geral ligados à rede de ar através de mangueiras. Essas mangueiras devem ser leves, 
flexíveis e suportar a pressão do ar (4 a 5 vezes a pressão máxima de trabalho) e 
resistir as intempéries. É formada pôr uma camada externa de borracha, uma camada 
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intermediária de lona e uma camada interna bastante lisa a fim de apresentar a mínima 
resistência possível para o ar. Mangueiras de 1‖ ou mais devem ser preferencialmente 
ser fixadas no solo. 
 
h) Engates rápidos 
As mangueiras são ligadas à rede e as ferramentas através de engates de 
acoplamento. Quando a mangueira fica perfeitamente ligada à ferramenta, emprega-se 
com freqüência o engate tipo rosca. O engate de garras é muito empregado e oferece 
grande possibilidade de combinação visto que as garras são de igual tamanho para 
vários diâmetros da tubulação ou mangueira. 
 
2) Conseqüências de um Sistema Ineficiente 
 
Um sistema de ar comprimido ineficiente poderá acarretar um aumento significativo nos 
custos de operação. Os prejuízos resultantes dessa situação decorrem de uma baixa 
pressão de trabalho, aumento do ciclo de operação dos equipamentos, baixa qualidade 
do ar e vazamentos. 
 
2.1– Vazamentos 
 
Os vazamentos merecem uma atenção especial, pois desperdiçam grande quantidade 
de energia. Na prática é impossível eliminar totalmente os vazamentos de um sistema, 
no entanto ele não deve exceder a 5% da capacidade instalada. 
 
As tabelas a seguir apresentam o desperdício de energia provocado por vazamentos. 
 
 
 
Diâmetro do furo Vazamento de ar a 6 bar Potência requerida 
p/ compressão 
Mm L/s M 3 /min Kw 
1 1 0,06 0,3 
3 10 0,6 3,1 
5 27 1,62 8,3 
10 105 6,333 
Diâmetro do furo Vazamento de ar a 6 bar Potência requerida 
p/ compressão 
Mm L/s M 3 /min Kw 
1 1 0,06 0,3 
3 10 0,6 3,1 
5 27 1,62 8,3 
10 105 6,3 33 
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A metodologia apresentada abaixo, mostra como realizar uma medição quantitativa de 
vazamentos (controle tipo parada e partida e velocidade constante): 
 
a) Tomar um compressor com capacidade conhecida. Se existir mais de um, escolher, 
um com capacidade aproximada de 20% da capacidade total instalada. 
b) Todos os pontos de consumo de ar devem estar conectados normalmente, mas não 
em operação. 
c) A entrada em carga e alívio do compressor deve ser feita manualmente. 
d) São necessários dois cronômetros. 
e) Os níveis de pressão de carga e alívio são determinados pôr exemplo: carga : 6,5 
bar e alívio : 7,0 bar 
f) Colocar o compressor em carga até a pressão atingir 7,0 bar. Pôr em alívio e acionar 
o cronômetro nº1 (mantê-lo em funcionamento durante todo o teste - T). 
g) Quando a pressão baixar para 6,5 bar, colocar o compressor em carga novamente e 
acionar o cronômetro nº2 (mantê-lo em funcionamento enquanto o compressor estiver 
carregando - t). 
h) repetir o teste cinco vezes. 
i) quando a pressão atingir novamente 7,0 bar no ciclo final, paralisar ambos os 
cronômetros. 
 
Vazamentos = Q * t / T, onde: Q => capacidade do compressor 
T => tempo em carga do cronômetro nº2 
T => tempo total do cronômetro nº1 
 
2.2– Temperatura do ar 
 
A temperatura de sucção do ar que será aspirado pelo compressor é um aspecto muito 
importante, pois quanto mais quente o ar, menor o rendimento da instalação. 
Pressão 
Manom é trica 
(bar) 
Descarga de ar em l/s atrav é s de diferentes orif í cios 
0,5 mm 1 mm 2 mm 3 mm 5 mm 10 mm 12,5 mm 
0,5 0,06 0,22 0,92 2,1 5,7 22,8 35,5 
1,0 0,08 0,33 1,33 3,0 8,4 33,6 52,5 
2,5 0,14 0,58 2,33 5,5 14,6 58,6 91,4 
5,0 0,25 0,97 3,92 8,8 24,4 97,5 152,0 
7,0 0,33 0,31 5,19 11,6 32,5 129,0 202,0 
Pressão 
Manom é trica 
(bar) 
Descarga de ar em l/s atrav é s de diferentes orif í cios 
0,5 mm 1 mm 2 mm 3 mm 5 mm 10 mm 12,5 mm 
0,5 0,06 0,22 0,92 2,1 5,7 22,8 35,5 
1,0 0,08 0,33 1,33 3,0 8,4 33,6 52,5 
2,5 0,14 0,58 2,33 5,5 14,6 58,6 91,4 
5,0 0,25 0,97 3,92 8,8 24,4 97,5 152,0 
7,0 0,33 0,31 5,19 11,6 32,5 129,0 202,0 
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Para cada 4ºC de acréscimo na temperatura do ar aspirado, o compressor 
consumirá 1% a mais de potência para entregar o ar nas mesmas condições. 
 
Este aumento de temperatura diminui a massa específica do ar (massa de ar contida 
uma unidade de volume) em cerca de 1%, resultando também 1% a mais no volume. 
Para satisfazer essa condição é necessário captar o ar fora da casa dos compressores. 
 
Exemplos: 
 
A 15ºC a massa específica do ar é 1,225 Kg/m3 
A 30º C a massa específica do ar é 1,164 Kg/m3 (- 5%) 
 
2.3– Tubulação de admissão de ar 
 
A tubulação de aspiração de ar deve ser projetada de maneira a ter o mínimo 
comprimento e o menor número de curvas possível a fim de minimizar a perda de 
carga. 
 
Para cada 25 mbar de perda de carga na aspiração o rendimento do compressor 
irá cair 2%. 
 
2.4– Capacidade de ar necessária 
 
É de fundamental importância o conhecimento da quantidade exata de ar necessária 
para todos os equipamentos pneumáticos existentes. Uma estimativa abaixo dessa 
capacidade resultará em pressões inadequadas nos pontos de consumo e estimativas 
muito altas acarretarão grande investimento inicial e baixa eficiência do sistema. 
A maioria dos equipamentos pneumáticos opera a 6 bar de pressão manométrica. Para 
se conseguir esse nível de pressão no equipamento final é necessário um cuidadoso 
cálculo para se determinar a pressão de trabalho do compressor. 
Devemos ter uma pressão de ar suficiente nos pontos de consumo. A pressão do ar 
exerce uma influencia muito grande no desempenho das ferramentas pneumáticas. 
Uma pressão de trabalho muito baixa, diminui a potência dessas ferramentas, 
resultando aumento no tempo de operação e conseqüentemente aumentando os 
custos de produção. Uma das causas da baixa pressão nos locais de consumo pode 
ser a produção de uma quantidade insuficiente de ar comprimido (é comum 
acrescentar novas ferramentas a uma linha já existente, sem verificar se isso afeta o 
desempenho do sistema). 
Para evitarmos isso, devemos sempre ter um compressor de capacidade adequada a 
fim de manter a pressão nos pontos de consumo. Um sistema sobrecarregado, 
trabalhando além da capacidade original provocará uma baixa pressão nos locais de 
consumo. 
Para obtenção da carga máxima do compressor será necessário somar o consumo 
total de todos os equipamentos consumidores existentes (em litros/s). A carga média 
do compressor é obtida multiplicando-se o consumo total de ar pelo fator de utilização 
(tempo estimado de trabalho de cada ferramenta durante uma hora). 
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Convém admitir uma tolerância de 10 a 15% da capacidade do compressor devido aos 
vazamentos e estimar o aumento da capacidade do sistema para futuras expansões 
também entre 10 a 15% ao ano. 
 
2.5– Tipo de Controle do Compressor 
 
O sistema mais indicado para racionalizar o consumo de energia é através da utilização 
dos inversores de freqüência, pois desse modo o trabalho do compressor é ajustado 
em função da demanda de ar. 
 
2.6 – Manutenção do Compressor 
 
Os custos operacionais são afetados diretamente pela eficiência de um sistema de 
manutenção. Uma manutenção adequada evita paradas de emergência aumentando a 
disponibilidade do equipamento para a operação. 
127/127 
 
Bibliografia: 
 
1. BARROS, SM Tanques de Armazenamento Petrobras/Serec/cen-sud, Rio de 
Janeiro, 1998. 
2. NIAGARA S.A. Comércio e Indústria Catálogo 89 4ª edição, 1989. 
3. MARTINS DE SOUZA, MS Uso e Preparação de FISPQs Artigo Técnico - 
Informativo CRQ-IV, São Paulo, Jan-Fev/2006. 
4. PAULA FERNANDES, MLR & DE SENA, HC Introdução ao Tratamento de 
Esgotos, Artigo Técnico - Informativo CRQ-IV, São Paulo, Mar-Abr/2001. 
5. PERRY & CHILTON Manual de Engenharia Química, 5ª edição, Guanabara 
Dois, 1980. 
6. SILVA TELLES, PC Tubulações Industriais, 6ª edição, LTC,1983. 
7. ASSUNÇÃO, JV Tecnologia de Controle da Poluição do Ar para Material 
Particulado, Gases, vapores e Odores e Verificação de Sistemas, CETESB – 
cursos e treinamentos, São Paulo, 2008. 
8. GOMIDE, R Operações Unitárias – 3º volume: Separações Mecânicas, do autor, 
São Paulo, 1980. 
9. BRAILE, PM & CAVALCANTI, JEWA Manual de Tratamento de Águas 
Residuárias Industriais, CETESB, São Paulo, 1993. 
10. FADEL, KH & MATUSAKI, LF Tratamento de Efluentes, IIR Training, São Paulo, 
Mar/2006. 
11. PETROBRAS Curso de Formação de Operadores Petrobras/RPBC-DUTIL. 
12. DREW Produtos Químicos Ltda. Divisão de tratamento de águas Industriais 
13. ALVES, JLS Operações Industriais, Faculdade de Ciências Ambientais da 
UNIMONTE, Santos