apostila_analises_PQI_teorica-Rev 07

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Análises de Processos Químicos Industriais 
 
 
 
 
Índice
 
 
 
 
 
 
 
 
Tratamento dos Dados Analíticos ....................................................................................6 
Erros e Tratamentos dos Dados Analíticos .................................................................6 
Técnicas de Amostragem ..............................................................................................24 
Construindo uma Amostra Representativa................................................................30 
Análise Quantitativa .......................................................................................................32 
Análise Qualitativa .........................................................................................................35 
Análise Instrumental ......................................................................................................37 
Aplicação de Técnicas de Amostragem.........................................................................39 
Manipulação e Condições de Movimentação de Materiais e Amostras.........................45 
Cuidados na Preservação das Amostras ..................................................................47 
Volumetria de Precipitação ............................................................................................50 
Água de Refrigeração e Processos ...............................................................................53 
Sistema Aberto..........................................................................................................54 
Sistema Semi-Aberto de Recirculação......................................................................54 
Sistema Fechado ......................................................................................................55 
Prevenção da Corrosão ............................................................................................56 
Formação de Depósitos em Sistemas de Refrigeração............................................59 
Prolemas Microbiológicos .........................................................................................63 
Deterioração da Madeira da Torre de Resfriamento .................................................68 
 4 
Análises de Processos Químicos Industriais 
Potenciometria .............................................................................................................. 72 
Eletrodos....................................................................................................................... 76 
Eletrodo de Calomelano........................................................................................... 76 
Condutimetria................................................................................................................ 80 
Colorimetria................................................................................................................... 86 
Absorção de radiação ................................................................................................... 92 
Espectrometria ............................................................................................................ 101 
Métodos Ópticos .................................................................................................... 102 
Emissão e Absorção de Energia ............................................................................ 106 
Escolhendo um Sistema de Qualidade....................................................................... 109 
Elaboração de Procedimentos e/ou de Análise ...........................................................117 
Referências Bibliográficas........................................................................................... 120 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SENAI 5
Análises de Processos Químicos Industriais 
 
 
 
Tratamento dos Dados 
Analíticos
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ERROS E TRATAMENTOS DOS DADOS ANALÍTICOS 
 
Todas as medidas físicas possuem um certo grau de incerteza. Quando se faz uma 
medida precisa-se manter esta incerteza em níveis baixos e toleráveis, de modo que o 
resultado possua uma confiabilidade aceitável, sem a qual a informação obtida não 
terá valor. A aceitação ou não dos resultados de uma medida dependera de um 
tratamento estatístico. 
 
Algarismos Significativos 
 
A importância dos algarismos significativos aparece quando é necessário expressar o 
valor de uma dada grandeza determinada experimentalmente. Esse valor pode ser 
obtido diretamente (por exemplo, a determinação da massa de uma substancia por 
pesagem ou a determinação do volume de uma solução com uma pipeta ou uma 
bureta) ou indiretamente, a partir dos valores de outras grandezas medidas (por 
exemplo, o calculo da concentração de uma solução a partir da massa do soluto e do 
volume da solução). 
Quando se fala em algarismos significativos de um numero refere-se aos dígitos que 
representam um resultado experimental, de modo que apenas o ultimo algarismo seja 
duvidoso. O número de algarismos significativos expressa a precisão de uma medida. 
 
Considere-se que um mesmo corpo, de 11,1213 g, é pesado com uma balança cuja 
incerteza é de 0,1 g e com uma outra cuja incerteza é de ± ± 0,0001 g (balança 
 6 
Análises de Processos Químicos Industriais 
analítica). No primeiro caso, a massa deve ser expressa com três algarismos 
significativos, 11,1 g, onde o algarismo da primeira casa decimal é duvidoso. Não seria 
correto expressar este peso como 11 g, porque isso daria a falsa idéia de que o 
algarismo que representa as unidades de gramas é duvidoso. Por outro lado, também 
não seria correto escrever 11,12 g, uma vez que o algarismo da primeira casa decimal 
já é duvidoso. Nesse caso, diz-se que o algarismo da segunda casa decimal não é 
significativo, isto é, não tem sentido físico. 
 
A massa desse corpo determinada com a balança analítica deve ser representada 
como 11,1213 g, uma vez que a incerteza da medida é de ±0,0001 g. Não é correto 
expressar essa massa como 11 g, 11,1 g, 11,12 g, ou 11,121 g, pelas mesmas razoes 
já demonstradas. 
 
Considerações a Respeito do Uso de Algarismos Significativos 
 
O numero de algarismos significativos não depende do numero de casas decimais. 
Assim, quando se quer expressar a massa de 15,1321 g em unidades de miligramas, 
deve-se representá-la por 15132,1 mg. No primeiro caso, tem-se quatro casas 
decimais e no segundo apenas uma. Entretanto, nos dois casos tem-se seis 
algarismos significativos. Assim também os números 1516, 151,6, 15,16, 1,516 e 
0,1516 contêm quatro algarismos significativos, independentemente da posição da 
vírgula. 
OBS: O número zero colocado à esquerda e / ou à direita de outros dígitos, somente é 
significativo se forem resultados de uma grandeza. Não são significativos se apenas 
indicarem a ordem de grandeza de um número. 
Ex: O peso de uma amostra é de 2,0 g ±0,1g 
Então expressa-lo como 2 ou 2,0 ? A maneira correta é 2,0g 
 
Algarismos Significativos do Resultado de um Cálculo 
 
Quando o resultado de uma analise é calculado, vários números, que representam os 
valores das grandezas determinadas experimentalmente (ex: massa de substância, 
volume de solução e também números retirados de tabelas) são envolvidos. A 
manipulação destes dados experimentais, que geralmente possuem diferentes 
números de algarismos significativos, gera o problema de se determinar o numero de 
algarismos significativos a ser expresso no resultado do calculo. Por isso algumas 
regras a este respeito, envolvendo operações de adição, subtração, multiplicação e 
divisão, serão em seguida discutidas. 
SENAI 7
Análises de Processos Químicos Industriais 
 
Adição e subtração: Quando duas ou mais quantidades são adicionadas e/ou 
subtraídas, a soma ou a diferença devera conter tantas casas decimais quantas 
existirem no componente com o menor numero delas. 
Considerem-se os exemplos: 
a) Um corpo pesou 2,2 g numa balança cuja sensibilidadeé 0,1 g e outro 
0,1145 g ao ser pesado em uma balança analítica. Calcular o peso total dos dois 
corpos. 
±
2,2 
0,1145 
2,3145 
 
O resultado a ser tomado deve ser 2,3 g1. 
O número 2,2 é o que apresenta a maior incerteza absoluta, a qual está na primeira 
casa decimal. Por esta razão, a incerteza do resultado deve ser localizada também na 
primeira casa decimal. 
 
b) Um pedaço de polietileno pesou 6,8 g numa balança cuja incerteza é ± 0,1 
g. Um pedaço deste corpo foi retirado e pesado em uma balança analítica cuja massa 
medida foi de 2,6367 g. calcular a massa do pedaço de polietileno restante. 
c) 
6,8 
2,6367 
4,1633 
A massa do polietileno restante é 4,2 g. 
 
d) Na soma de 
 
 
 
 
 
O resultado de
 
 
1 Quando for necess
algarismo significativo
Caso este dígito seja 
 8 
1000,0 
 10,05 + 
 1,066 
1011,116 
ve ser expresso por 1011,1. 
 
ário arredondar números, a seguinte regra deve ser seguida: se o digito que segue for o ultimo 
 é igual ou maior que 5, então o ultimo algarismo significativo é aumentado em uma unidade. 
menor que 5, o último algarismo significativo é mantido. 
Análises de Processos Químicos Industriais 
Multiplicação e Divisão: Nestes casos, o resultado deverá conter tantos algarismos 
significativos quantos estiverem expressos no componente com menor número de 
significativos. 
 
Exemplos: 
Calcular o numero de mols existentes nos seguintes volumes de solução 0,1000 M de 
HCl. M = nº mols / V , então teremos: n° mols = M X V 
a) 25,00 ml, então, nº de mols= 25,00 x 0,1000 x 10-3 = 2,500 x 10-3 mols/L 
b) 25,0 ml, então, nº de mols = 25,0 x 0,1000 x 10-3 = 2,50 x 10-3 mols/L 
c) 25 ml, então, nº de mols = 25 x 0,1000 x 10-3 = 2,5 x 10-3 mols/L 
 
EXERCÍCIOS 
1) Na titulação de 24,98 ml de uma solução de HCl foram gastos 25,11 ml de 
solução de NaOH 0,1041 M. Calcular a molaridade do HCl e expresse o 
resultado em algarismos significativos. 
 
 
 
2) Na titulação de 25,3 ml de uma solução de KOH foram gastos 25,01 ml de 
solução de HNO3 0,1096 M. Calcular a molaridade do KOH e expresse o 
resultado em algarismos significativos. 
 
 
 
 3) Na titulação de 24,65 ml de HCl foram gastos 25,70 ml de solução de NaOH 
 0,0999 M. Calcular a molaridade da solução de HCl em algarismos significativos. 
 
 
 
 
 4) Após a pesagem de três amostras de sal, obtiveram-se os seguintes valores 
 em massa; 5,71g, 2,213g e 1,3254g. Determine a somatória das massas e a 
 expresse em algarismos significtivos. 
 
 
 
 
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Análises de Processos Químicos Industriais 
Quando são feitas varias operações sucessivas é conveniente manter os números que 
serão usados nos cálculos subseqüentes com pelo menos um dígito além do último 
algarismo incerto. 
Como nos exemplos já vistos deixa-se para fazer o arredondamento apenas após a 
conclusão do cálculo final, ainda mais que, freqüentemente, tais cálculos são 
realizados com calculadoras eletrônicas. 
A regra aqui apresentada para o caso de multiplicação e divisão é apenas uma regra 
prática, que resulta do fato de que, nestas operações algébricas, a incerteza relativa do 
resultado não pode ser menor que a incerteza do número que possui a menor 
incerteza relativa. Por isto, nem sempre ela é válida. 
 
Exemplo: 
Na titulação de 24,98 ml de HCl foram gastos 25,50 ml de solução de NaOH 0,0990 M. 
Calcular a molaridade da solução de HCl. 
 
0,1011M
0,10106088
24,98
0,0990x25,50
M
=
== K
 
De acordo com a regra apresentada, o valor a ser tomado seria 0,101, pois o número 
0,0990 é o que apresenta o menor numero de algarismos significativos. Neste caso é 
necessário considerar a incerteza relativa2, antes de se apresentar o resultado final. 
 
O número 0,0990 apresenta uma incerteza absoluta na quarta casa decimal. 
Admitindo-se, hipoteticamente, que esta incerteza é de ± 0,0001, então a incerteza 
relativa seria de uma parte por mil e, conseqüentemente, o resultado deve ser tomado 
como 0,1011 M, pois a incerteza deve estar na quarta casa decimal. 
Se o resultado fosse tomado como 0,101 M, a incerteza absoluta estaria localizada na 
terceira casa decimal, o que corresponderia a uma incerteza relativa de uma parte por 
cem. 
Pode-se verificar também que, em alguns casos, o número de significativos de um 
resultado pode ser menor que o mencionado pela regra pratica apresentada no texto, 
por causa da influência da incerteza relativa. 
 
2 A incerteza relativa é calculada dividindo-se a incerteza absoluta pelo valor da grandeza e multiplicando-se este valor 
por cem ou por mil. Assim: 
milporparte1100x
0,0990
0,0001
±=
±
 
 
 10 
Análises de Processos Químicos Industriais 
Exemplo: 
K0,0996007
25,05
0,1000x24,95
X == 
 
O resultado deveria ser apresentado, segundo a regra prática, por 0,09960x =
 
Mas, como a incerteza deve estar na quarta casa 0,0996x = 
 
 
Erro de uma Medida 
 
O erro absoluto de uma análise é geralmente expresso em termos relativos, sendo 
calculado através da relação: 
 
E = X - Xv
E = erro absoluto 
X = valor medido 
Xv = valor verdadeiro 
 
O erro relativo de uma análise é geralmente expresso em termos relativos, sendo 
calculado através da relação: (O Er pode ser expresso em % ) 
 
v
r X
EE = x 100% 
 
O erro relativo é adimensional e comumente expresso em partes por cem (E / Xv) x 
100, ou em partes por mil (E / Xv) x 1000, como pode ser verificado através dos 
exemplos que citaremos a seguir: 
 
a) O teor verdadeiro de cloro num dado material é 33,30%, mas o resultado 
encontrado por um analista foi de 32,90%. Calcular o erro absoluto e o erro relativo do 
resultado. 
Erro absoluto = 32,90 – 33,30 = - 0,40% (absoluto) 
 
Acrescenta-se à palavra absoluto neste caso para não se confundir com o erro relativo, 
que também é expresso em porcentagem. 
 
SENAI 11
Análises de Processos Químicos Industriais 
Erro relativo = 
30,33
40,0− x 100 = - 1,2% (relativo) ou – 12 partes por mil. 
 
b) O valor verdadeiro da concentração de uma solução é 0,1005 M e o valor 
encontrado é 0,1010 M. Calcular o erro absoluto e o erro relativo do resultado 
 
Erro absoluto = 0,1010 – 0,1005 = + 0,0005 M 
 
O erro absoluto neste caso é expresso em molaridade. 
 
Erro relativo = 
1005,0
0005,0 x 100 = + 0,5% ou + 5 partes por mil 
 
Desvio 
 
Se x1, x2, x3, ..., xn forem os valores encontrados para uma serie finita de N medidas de 
uma mesma grandeza, define-se a média (ou valor médio) desta serie de medidas por: 
 
 
∑
=
=
=
++++
=
Ni
1 i
i
N321 X
N
1
N
XXXX
X
K
 
 
O desvio (também chamado de erro aparente) de uma medida, di, é definido pela 
diferença entre o seu valor (medido), Xi, e a média, X 
 
XXd Ii −= 
 
 
 
EXERCÍCIOS 
 
 
a) O valor real da densidade de uma amostra é de 1,0105 g/L e o valor encontrado 
por um analista é de 1,0125 g/L. Determine o E e Er para o caso. 
 
 
 
 
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b) O valor nominal de uma amostra de minério de prata pré-tratado é de 28,50%. 
Após algumas análises químicas, um técnico em processos químicos 
apresentou os seguintes valores analíticos; 28,11%, 28,05%, 28,37% e 28,41%. 
Determine o desvio para o resultado final da análise da análise. 
 
 
 
 
 
c) Considerando-se o valor nominal de uma medida igual a (1,13). Determine o 
desvio para essa sistemática analítica levando em conta outros valores 
mensurados; 1,10, 1,14 e 1,11. 
 
 
 
 
 
d) O teor verdadeiro de Níquel encontrado em uma amostra de efluente industrial 
é de 2,00 ppm, mas o resultado determinado por um analista químico é de 2,18 
ppm. Cálcule o E e Er para a análise. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Limite de Confiança da Média 
 
Geralmente, em um trabalho analítico, somente um pequeno numero de 
determinações é feito (duplicatas, triplicatas, etc), tornando-se necessário examinar 
como estes dados podem ser interpretadosde uma maneira lógica. Nestes casos, os 
valores conhecidos são X e s, que são estimativas de µ e σ . 
 
É de interesse saber qual o intervalo em que deve estar a media da população, µ , 
conhecendo-se a media das determinações, X . Quando σ é conhecido, esse 
intervalo é dado pela equação: 
SENAI 13
Análises de Processos Químicos Industriais 
 
 
N
σzX µ ±= 
 
Em que N é o número de determinações a partir das quais foi obtida a media X . O 
valor de z é tirado da Tabela 2. Mostra-se então que: 
 
N
σzX µ ±= , com probabilidade de 68% 
 
 
N
σ 2zX µ ±= , com probabilidade de 95% ... etc 
 
Entretanto, geralmente não se dispõe do desvio padrão, σ . Conhece-se apenas a sua 
estimativa, s. Neste caso não é correto usar os valores de z listados na Tabela 2, e o 
problema é resolvido substituindo-se pelos chamados valores t3 (tabela 1)
 
Tabela 1: Valores para o parâmetro t de Student, em função do número de determinações, para 95% e 
99% de probabilidade (*). 
 
Número de 
Resultados 
(N) 
95% de 
Probabilidade
99% de 
Probabilidade
2 12,71 63,66 
3 4,30 9,93 
4 3,18 5,84 
5 2,78 4,60 
6 2,57 4,03 
7 2,45 3,71 
8 2,37 3,50 
∞ 
 
 
3 O valor de t depende do número de observações. Quando N tende para infinito, os valores de t coincidem com os de 
z. Este parâmetro é conhecido como t de Student. 
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Análises de Processos Químicos Industriais 
Tabela 2: Probabilidade de ocorrência de desvios em termos de desvios (Xi - µ )/ σ , baseada na 
freqüência da distribuição normal. 
 
Z = (Xi - µ )/ σ 
Probabilidade de um desvio 
numericamente ( ± ) maior que z 
0,00 1,00 
0,10 0,92 
0,20 0,84 
0,30 0,76 
0,40 0,69 
0,50 0,62 
0,60 0,55 
0,70 0,48 
0,80 0,42 
0,90 0,37 
1,0 0,32 
1,5 0,13 
2,0 0,046 
2,5 0,012 
3,0 0,0027 
4,0 0,00006 
5,0 0,0000006 
 
 
Tem-se então uma nova equação matemática, análoga à equação 
N
σzX µ ±= : 
 
N
stX µ ±= 
 
A qual foi desenvolvida por W.S. Gosset em 1908 (que assinava seus trabalhos pelo 
pseudônimo de Student) para compensar a diferença existente entre µ e X alem de 
levar em conta que s é simplesmente uma aproximação de σ . 
 
O problema consiste então na determinação do intervalo em que µ deve estar, com 
certa probabilidade, conhecendo-se X , s e N, geralmente para N pequeno. 
 
SENAI 15
Análises de Processos Químicos Industriais 
O intervalo N/stX ± é chamado de intervalo de confiança da média, 
onde N/stX − e N/stX + são os limites de confiança da media.A 
probabilidade corresponde ao valor t da tabela é chamada de grau de confiança da 
média. 
 
Exemplo: 
 
Um indivíduo fez quatro determinações de ferro em uma certa amostra e encontrou um 
valor médio de 31,40% e uma estimativa do desvio padrão, s, de 0,11%. Qual o 
intervalo em que deve estar a media da população, com um grau de confiança de 
95%? 
O valor corresponde a quatro determinações e um grau de confiança de 95%, e igual a 
3,18 (tabela 1). Aplicando-se a equação de Student: 
 
N
stX µ ±= 
4
0,113,1831,40 µ ±= 
%)17,040,31( ±= µ 
 
Determina-se assim que a média da população, µ , deve estar entre os valores 31,23% 
e 31,57%, com um grau de confiança de 95%. 
 
Propagação de Erros 
 
O resultado de uma análise é calculado a partir dos valores de outras grandezas 
medidas. Considere-se, por exemplo, o caso de uma determinação, de cloreto em ima 
substancia. Uma certa massa do material é pesado e dissolvido de maneira adequada 
e, a seguir, o Cl- é precipitado com íons Ag+ e pesado na forma de AgCl. O teor de 
cloreto na amostra é calculado pela equação: 
 
100x
M(AgCl)
)M(Clx
m
m
Cl%
amostra
AgCl
−
= 
 
 
No cálculo do teor de Cl- estão envolvidas duas quantidades medidas, quais sejam, a 
massa de AgCl e a massa da amostra. O problema é saber como os erros envolvidos 
 16 
Análises de Processos Químicos Industriais 
nas pesagens da amostra e do precipitado AgCl, afetam o resultado final, isto é, 
deseja-se saber como os erros das grandezas envolvidas afetariam o resultado da 
análise. 
 
Exemplos: 
 
a) Na análise de ferro contido em uma solução, usou-se nos cálculos um valor 
do volume da pipeta afetado por um erro de mais ou menos 1%. Nesta análise o 
elemento é determinado gravimetricamente na forma de Fe2O3. entretanto, antes de 
ser pesado, o precipitado foi calcinado em uma temperatura na qual óxido retém 2% 
de umidade. Calcular o erro resultante na concentração de ferro. 
 
32
3-
OFe
Fe OFe Mol
Fe Mol 2x
10 x (ml)V 
m
(g/l)C 32= 
 
Onde V (ml) = Volume da pipeta em mililitros. 
 
Os erros das quantidades aqui são erros determinados e a concentração de ferro é 
calculada a partir de um quociente. 
 
Pela tabela 3 tem-se que neste caso: 
B
E
A
E
R
E BAR −= 
 
Em que EA/A representa o erro determinado relativo na massa de Fe3O3 e EB/B o erro 
determinado relativo no volume da pipeta. No problema, como estes erros foram dados 
em partes por cento: 
 
A
EA x 100 = + 2% 
 
B
EB x 100 = + 1% 
 
R
ER x 100 = + 2 – (+ 1) = + 1% 
 
O erro relativo na concentração de Fe3+ será de 1% ou + 10 partes por mil. 
 
 
SENAI 17
Análises de Processos Químicos Industriais 
OBS: Não é objetivo nosso nesse curso discutir conceitos, deduções de 
equações e / ou fórmulas estatísticas de maneira aprofundada. Apenas usaremos 
as expressões como ferramentas de trabalho. 
 
 
Rejeição de resultados 
 
Quando são feitas varias medidas de uma mesma grandeza, um resultado pode diferir 
consideravelmente dos demais. A questão é saber se este resultado deve ser rejeitado 
ou não, pois ele afetará a média. Quando o erro pode ser atribuído a algum acidente 
ocorrido durante a análise o resultado deve ser rejeitado, mas quando o resultado 
discrepante não pode ser atribuído a nenhuma causa definida de erro, a sua rejeição 
deve ser decidida por critérios estatísticos. 
 
Em analises químicas rotineiras, o numero de medidas é geralmente pequeno. Dentre 
os vários testes estatísticos existe um, chamado teste Q, que é utilizado somente 
quando o numero de resultados é inferior a 10 , fato que o torna muito útil em química 
analítica. 
 
O teste Q rejeita valores críticos com um nível de 90% de confiança, baseados nos 
valores críticos do quociente de rejeição, listados na tabela 2. 
 
Sua aplicação é feita da seguinte maneira: 
 
a) Colocar os valores obtidos em ordem crescente. 
 
b) Determinar a diferença existente entre o maior e o menor valor da serie 
(faixa). 
 
c) Determinar a diferença entre o menor valor da serie e o resultado mais 
próximo (em modulo). 
 
d) Dividir esta diferença (em módulo) pela faixa, obtendo um valor Q. 
 
e) Se Q >Q90% (obtido através da tabela 2), o menos valor é rejeitado. 
 
f) Se o menor valor é rejeitado, determinar a faixa para os valores restantes e 
testar o maior valor da serie. 
 18 
Análises de Processos Químicos Industriais 
 
g) Repetir o processo até que o menor e o maior valor sejam aceitos. 
 
 
h) Se o menor valor é aceito, então o maior valor é testado e o processo é 
repetido até que o maior e o menor valor sejam aceitos. 
 
i) Quando a serie de medidas é constituída por três valores, aparentemente 
um valor será duvidoso, de modo que somente um teste precisa ser feito. 
 
Tabela 2: Valores críticos do quociente de rejeição Q, com 90% de confiança. 
 
Número de Resultados 
(N) 
Q 90% 
2 - 
3 0,94 
4 0,76 
5 0,64 
6 0,56 
7 0,51 
8 0,47 
9 0,44 
10 0,41 
 
 
Exemplo: Uma análise de cobre, envolvendo dez determinações, resultou nos 
seguintes valores percentuais: 
 
% Cu: 15,42; 15,51; 15,52; 15,53; 15,68; 15,52; 15,56; 15,53; 15,54; 15,56. 
 
Determinar quais resultados requerem rejeição. 
 
Ordenando-se os resultados em ordem crescente: 
 
% Cu: 15,42; 15,51; 15,52; 15,52; 15,53; 15,53; 15,54; 15,56; 15,56; 15,68. 
 
Menor valor = 15,42 n = 10 
SENAI 19
Análises de Processos Químicos Industriais 
Faixa = 15,68 – 15,42 Q90% = 0,41 
 
0,35
0,26
0,09
15,4215,6815,5115,42
==
−
−
=Q 
 
Como Q < Q90% , o valor 15,42 é aceito. 
 
 
Maior valor = 15,68 n = 10 
Faixa = 15,68 – 15,42 Q90% = 0,41 
 
0,46
0,26
0,12
15,4215,68
15,5615,68
==
−
−
=Q 
 
Como Q > Q90%, o valor 15,68 é rejeitado. 
 
Com os valores restantes, o menor valor é testado novamente: 
 
Menor valor = 15,42 n = 9 
Faixa = 15,56 – 15,42 Q90% = 0,44 
 
0,64
0,14
0,09
15,4215,56
15,5115,42
==
−
−
=Q 
 
Como Q < Q90% , o valor 15,42 é então rejeitado. 
 
Testa-se então o maior valor, que agora é 15,56%. Como o seu valor mais próximo é 
15,56, verifica-se que ele é aceito, porquanto Q = 0. 
 
O menor valor da série (agora 15,51%) é então novamente testado. 
 
Menor valor = 15,51 n = 8 
Faixa = 15,56 – 15,51 Q90%, = 0,47 
 
0,2
0,05
0,01
15,5115,56
15,5215,51
==
−
−
=Q 
 
Como Q < Q90% , o valor 15,51% também é aceito. 
 
 20 
Análises de Processos Químicos Industriais 
Maior valor = 15,56 n = 8 
 0,47 
 = 0,40. ( Então 0 valor 15,56, é aceito na série de n = 8 ) 
 maior e o menor valor foram aceitos pelo teste Q , indicando que a serie de medidas 
al serie de resultados, segundo o teste Q, deverá conter somente os valores: 
% Cu: 15,51; 15,52; 15,52; 15,53; 15,53; 15,54; 15,56; 15,56. 
 
 validade da aceitação ou rejeição dos resultados é uma função do número de 
ste teste (como qualquer outro) deve ser usado criteriosamente, para evitar 
X: 30,30; 30,30; 30,28. 
 
 simples aplicação do teste Q levaria a rejeição do valor 30,28, que na realidade deve 
ara a determinação do valor de uma mediana deve-se, inicialmente, ordenar os 
x: 4,78; 4,81; 4,89; 4,95; 4,99 – Mediana = 4,89. 
Faixa = 15,56 – 15,56 Q90% =
 
Q
 
O
não deve conter os valores críticos 15,42% e 15,68%, com 90% de confiabilidade. 
 
T
 
A
medidas da serie examinada. Por exemplo, o teste Q tem uma alta tolerância com 
respeito a aceitação de valores, quando o número de medidas é pequeno, permitindo a 
aceitação de resultados que diferem significativamente entre si. Para um número maior 
de medidas (N > 5), a tolerância é menor e os resultados aceitos mostram menores 
diferenças significativas, com relação aos valores associados na série. 
 
E
conclusões errôneas. Por exemplo, considere-se a seguinte serie de resultados: 
 
A
ser retido na serie. As vezes é aconselhável (quando se tem de 3 a 5 dados e há 
somente um valor duvidoso) usar a mediana dos valores em vez do valor médio, pois a 
mediana não é influenciada pelo valor discrepante. 
 
P
valores numéricos do conjunto de medidas em ordem crescente (ou decrescente) e, 
em seguida, verificar se o numero de medidas é par ou impar. Se for ímpar, a mediana 
é tomada como sendo o valor central, de modo a se ter o mesmo numero de valores 
acima e a baixo deste valor. 
 
E
 
SENAI 21
Análises de Processos Químicos Industriais 
Se o número de valores é par, então a mediana é tomada como sendo a media entre 
os dois valores centrais da população. 
 
Ex: 35,44; 35,78; 35,81; 36,04; 36,10; 36,19; 36,38; 36,68. 
 
Mediana = 07,35
2
10,3604,36
=
+
 
 
 
EXERCÍCIOS 
 
 1) Refazer o exemplo da pagina 16, considerando o grau de confiança de 99% 
 
 
 
 
 
 
 
 
2) Um químico realizou três determinações de chumbo em uma amostra de solo e 
encontrou um valor médio de 17,38% e uma estimativa do desvio padrão, s = 
0,08%. Determine o intervalo em que deve estar a media da população, com um 
grau de confiança de 95% . Recalcule aplicando grau de confiança de 99%. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 3) Um químico realizou cinco determinações de bário em uma amostra de efluente 
 industrial e encontrou os seguintes valores em ppm: (1,52 , 1,71 , 1,67 , 1,58 , 1,59 
 , 1,65 e 1,63). Considerando um desvio padrão de 0,12 , determine a média com 
 um grau de 95%. 
 
 
 
 22 
Análises de Processos Químicos Industriais 
4) Aplique o teste de rejeição de resultados Q, com 90 % de confiança, para os 
resultados obtidos após uma seqüência analítica para o óxido de férrico, (21,46 , 21,44 
, 21,61 , 21,45 , 21,32 , 21,41 , 21,47 , 21,42 , 21,43 %) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5) Considerando a série de dados (7,68 , 7,71 , 7,79 , 7,85 e 7,89). Determine : 
 
a) A média e a mediana para a série acima. 
b) O desvio ou erro aparente para a série apresentada, considerando o valor 
nominal de 7,75%. 
c) Considerando um desvio s ou σ = 0,09 para a série acima, calcule a média dos 
resultados com um grau de confiança estatístico de 95% e 99%. 
d) O que você entende por rejeição de resultados aplicando critérios estatísticos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SENAI 23
Análises de Processos Químicos Industriais 
 
 
 
Técnicas de Amostragem
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AMOSTRAGENS 
 
O ideal seria tomar toda a quantidade de produto como amostra, mas é impraticável, 
então, extrai-se de uma quantidade considerável uma pequena porção que passará a 
representar o todo. Há um risco grande de errar. Esta é a ciência da amostragem. 
 
Como opinião pessoal, a Amostragem para a análise está a 50% do resultado final, 
porque não dizer 100%, pois se a amostra estiver errada, o resultado não tem 
validade, portanto se não tivermos uma amostra representativa, podemos ter os 
melhores equipamentos e os melhores analistas, o resultado não será coerente. 
 
A Amostragem deve ser encarada como o complemento analítico e a sua dificuldade 
encarada com seriedade e estudo, para que haja Confiabilidade Analítica. 
 
Abaixo, várias formas teóricas são apresentadas para se obter uma amostragem, mas 
no “campo”, onde se faz a amostragem, várias serão as situações onde a criatividade 
deverá ser maior que a simples aplicação da teoria. 
 
a) Um tipo de amostragem é denominada Probabilística, cuja realização só será 
possível se a população for finita e totalmente acessível. A utilização de uma 
amostragem probabilística é a melhor recomendação para garantir a 
representatividade da amostra. 
 
 
 24 
Análises de Processos Químicos Industriais 
Amostragem casual simples 
 
Pode ser chamada, também, de: simples ao acaso, aleatória, casual, simples, 
elementar, randômica etc.; é equivalente a um sorteio lotérico. Neste tipo de 
amostragem, todas as amostras têm igual chance de serem escolhidas, ou igual 
probabilidade de pertencer à amostra. 
 
Sendo N a quantidade de produto e n o número de amostrado, cada elemento do 
produto tem a probabilidade de n/N de pertencer à amostra. 
 
 
Amostragem sistemática 
 
Neste caso as amostras do produto se apresentam ordenadas e a retirada dos 
elementos da amostra é feita periodicamente. Por exemplo, se imaginarmos uma linha 
de produção, de onde tiraremos uma amostra a cada dez produtos que circularem, 
esta que foi retirada comporá o conjunto de amostra diária. 
 
O risco está em ocorrer um ciclo de variação das variáveis de interesse. 
 
 
Amostragem por meio de conglomerados 
 
Método empregado para quando há uma subdivisão em pequenos grupos. Como 
exemplo, frascos de detergente em caixas de meia dúzia, em que o sorteio para 
obtenção da amostra passa a ser a caixa, não a embalagem individual. Adotado por 
ordem prática. 
 
 
Amostragem múltipla 
 
Neste caso a amostra é retirada em diversas etapas sucessivas. Adotado mais para 
reduzir o número de amostras. 
 
 
 
 
 
SENAI 25
Análises de Processos Químicos Industriais 
Amostragem seqüencial 
 
Neste caso a amostra é acrescida constantemente, até se chegar a uma conclusão de 
aceitar. Adotado mais para reduzir o número de amostras. 
 
b) Um outro tipo de amostragem é denominada Não Probabilística, cuja 
realização se dá por meio de técnicas estatísticas, devido à impossibilidade de se obter 
amostras probabilísticas, como seria desejável. Como exemplo, um processo contínuo, 
no qual ficamos diante da inacessibilidade ao todo do produto, onde parte do produto 
não tem existência real, ou seja, é hipotética, ou seja, ainda, onde o produto é aquele 
que está sendo produzido o dia todo, ora estando o processo funcionando 
normalmente, existe uma parte doproduto que ainda não foi produzida. 
 
 
Amostragem a esmo 
 
É a amostragem em que o amostrador, para simplificar o processo, procura ser 
aleatório sem realizar um sorteio, apenas aleatório. Neste caso se a população for 
homogênea, sra igual a uma amostragem probabilística. 
 
 
Amostragem em material contínuo 
 
Neste caso é impossível realizar a na amostragem probabilística. Se a população for 
líquida ou gasosa, o que se costuma fazer, como resultado satisfatório, é 
homogeneizá-la e retirar a amostra a esmo. 
 
No caso de sólidos, quando a homogeneização não é praticável, é a enquartação ou 
quarteamento, que consiste em dividir o produto em diversas partes ( a origem do 
nome pressupõe a divisão em quatro partes). 
 
 
Amostragem intencional 
 
Neste caso escolhem-se deliberadamente certos produtos para pertencer à amostra, 
por julgamento de que são representativos do produto. O perigo desse tipo de 
amostragem é o equivoco ou pré-julgamento. 
 
 26 
Análises de Processos Químicos Industriais 
Quando se fala em “amostrar” entende-se: retirar uma determinada quantidade de 
produto, embalado ou não. Dentro da Amostragem Probabilística ou Não 
Probabilística, há sempre o fator de custo a ser considerado sobre a quantidade de 
produto amostrado, por quê? 
 
Imagine que um produto cuja embalagem envasada, unitária de 100 mL, tenha um 
custo de fabricação de US$ 10,00 e para uma boa amostragem sejam necessária 
5embalagens a cada 8 horas num processo contínuo ou 5 embalagens num processo 
descontínuo (vamos considerar 250 dias/ano de produção). Imagine ainda que esse 
produto é envasado em condições especiais e que após aberto não possa ser 
retornado à produção. 
 
Para ambos os casos teríamos US$ 50,00 por dia ou US$ 12.500,00 por ano. 
Sabemos que os custos e o numero de amostras podem ser maiores ou menores e 
que normalmente são repassados para o consumidor que, por sua vez, procurará, 
também, um melhor preço, então. “Qual o denominador comum entre o custo e a 
qualidade?”. 
 
O número de amostras, a serem retiradas, pode ser equacionado pelas ferramentas da 
estatística onde buscar-se-á um valor amostral que represente o total de produto, 
porém fórmulas mais simples, como: número de amostras = xn + (onde n = total 
de produto e ao qual normalmente aplica-se o valor igual a 1) ou tabelas prontas, como 
outra proposta para determinar o número de amostras, levando-se em consideração 
que o produto não deve retornar, é a de amostragem, extraída e adaptada, do controle 
de inspeção segundo o Militar Standart (não estão colocados na tabela “Códigos de 
Amostragem” os critérios para aceitação e rejeição), são muito utilizadas pelas 
industrias. 
 
 
 
 
 
 
SENAI 27
Análises de Processos Químicos Industriais 
Tabela 1: Códigos de amostragem 
 
 
 
Nível geral 
Tamanho do lote 
I II III 
2 a 8 A A B 
9 a 15 A B C 
16 a 25 B C D 
26 a 50 C D E 
51 a 90 C E F 
91 a 150 D F G 
151 a 280 E G H 
281 a 500 F H J 
501 a 1 200 G J K 
1 201 a 3 200 H K L 
3 201 a 10 000 J L M 
10 001 a 35 000 K M N 
35 001 a 150 000 L N P 
150 001 a 500 000 M P Q 
acima de 500 001 N Q R 
 
 28 
Análises de Processos Químicos Industriais 
Tabela 2: Número de amostras 
 
 
Código de 
amostra 
Número de 
amostras 
A 2 
B 3 
C 5 
D 8 
E 13 
F 20 
G 32 
H 50 
J 80 
K 125 
L 200 
M 315 
N 500 
P 800 
Q 1250 
R 2000 
 
 
 
Podemos observar que a tabela possui níveis crescentes de exigências, como exemplo 
um lote de 36.000 frascos seria L no nível I ou P no nível III, onde amostraríamos 200 
ou 800 frascos. 
 
Mais uma vez, coloca-se a importância do grupo de confiabilidade, onde a discussão 
deve ser feita, e os valores definidos não devem interferir no controle da qualidade do 
produto final. 
 
 
SENAI 29
Análises de Processos Químicos Industriais 
 
 
 
 
Construindo uma Amostra Representativa 
 
Em um material aleatoriamente heterogêneo, as diferenças em composição ocorrem 
randomicamente e em pequena escala. Quando coletamos uma porção de material 
para análise, devemos ter certeza de que a amostra contenha as diversas 
composições. 
 
Para construir uma amostra representativa a partir de um material heterogêneo, 
devemos, inicialmente, dividir visualmente o material em segmentos. Uma amostra 
aleatória é coletada tirando-se porções de um número desejado de segmentos 
escolhidos ao acaso. Se quisermos medir o conteúdo de magnésio de um gramado no 
campo de 10 metros x 20 metros da figura 1, devemos dividir o campo em 20.000 
pedaços pequenos com 10 cm de lado. Após numerar cada pedaço, devemos usar um 
programa de computador para escolher aleatoriamente 100 números, entre 1 e 20.000. 
 
Depois, colhemos e combinamos a grama de cada um dos 100 pedaços para construir 
uma amostra bruta representativa para análise. 
 
Para um material heterogêneo segregado (onde regiões diferentes possuem 
composições diferentes), uma amostra complexa representativa deve ser construída. 
Por exemplo, o campo na figura 2 possui três tipos diferentes de grama segregada nas 
regiões A,B e C. Podemos desenhar um mapa do campo em papel milimetrado e medir 
a área de cada região. 
 30 
Análises de Processos Químicos Industriais 
Nesse caso, 66% da área ficarão na região A, 14% ficarão na região B e 20% ficarão 
na região C. Para construir uma amostra bruta representativa desse material 
segregado, pegamos 66 pedaços pequenos da região A, 14 da região B e 20 da região 
C. Podemos fazer isso retirando números aleatórios entre 1 e 20.000 para selecionar 
os pedaços, até que tenhamos o número desejado para cada região. 
 
 
 
Pedaços de 
 10 cm x 10 cm, 
escolhidos aleatoriamente 
20 metros 
10
 m
et
ro
s 
Figura 1: Material aleatoriamente heterogêneo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
B14% 
 
B20% 
A66% 
20 metros 
Figura 2: Material heterogêneo segregado 
10
 m
et
ro
s 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SENAI 31
Análises de Processos Químicos Industriais 
 
 
 
Análise Quantitativa
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
As principais técnicas usadas em análise quantitativa baseiam-se (a) na 
reprodutibilidade de reações químicas adequadas, seja na medida das quantidades de 
reagentes necessárias para completar a reação, seja na determinação da quantidade 
de produto obtido na reação; (b) em medidas elétricas apropriadas (por exemplo, 
potenciometria); (c) na medida de certas propriedades espectroscópicas (por exemplo, 
espectros de absorção); (d) no deslocamento característico, sob condições 
controladas, de uma substância em um meio definido. Algumas vezes, dois ou mais 
desses princípios podem ser usados em combinação de modo a se obter a 
identificação e a quantificação (a cromatografia com fase gasosa, por exemplo, pode 
ser ligada à espectrometria de massas). 
 
O acompanhamento quantitativo das reações químicas é a base dos métodos 
tradicionais ou “clássicos” da análise química: gravimetria, titrimetria e volumetria. Na 
análise gravimétrica, a substância a ser determinada é convertida em um precipitado 
insolúvel que é isolado e pesado. No caso especial da eletrogravimetria, faz-se a 
eletrólise e pesa-se o material depositado em um dos eletrodos. Pesagens e trocas de 
energia são também importantes em métodos térmicos de análise, nos quais estas 
variáveis são registradas em função da temperatura. É possível, por exemplo, 
estabelecer condições nas quais secar com segurança um precipitado de uma 
determinação gravimétrica. Algumas técnicas comuns registram um parâmetro em 
função da temperatura ou do tempo de análise. A termogravimetria (TG) registra a 
mudança de peso. 
 
 
 32 
Análises de Processos Químicos Industriais 
A análise térmica diferencial (DTA) registra a diferença de temperatura entre a 
substância que está sendo testada e um material inerte de referência. A calorimetria 
diferencial de varredura (DSC) registra a energia necessária para igualar as 
temperaturas de uma substância sob teste e um material de referência. 
 
Na análise titrimétrica (às vezeschamada de análise volumétrica) trata-se a substância 
a ser determinada com um reagente adequado, adicionado na forma de uma solução 
padronizada, e determina-se o volume de solução necessário para completar areação. 
 
As reações titrimétricas comuns são a neutralização (reações ácido-base), a 
complexação, a precipitação e as reações de oxidação-redução. Na volumetria mede-
se o volume de gás desprendido ou absorvido em uma reação química. 
 
Os métodos elétricos de análise (que não a eletrogravimetria) compreendem a medida 
da variação corrente, da voltagem ou da resistência em função da concentração de 
certas espécies em solução. As técnicas elétricas incluem a voltametria (medida da 
corrente que atinge um microeletrodo sob uma voltagem específica), a colometria 
(medida da corrente e do tempo necessário para completar uma reação eletroquímica 
ou para gerar material suficiente para reagir completamente com um reagente 
específico) e a potenciometria (medida do potencial de um eletrodo em equilíbrio com 
um íon a ser determinado). 
 
Os métodos espectrométricos de análise dependem da medida da quantidade de 
energia radiante com um determinado comprimento de onda que é absorvida ou 
emitida pela amostra. Os métodos de absorção são usualmente classificados de 
acordo com o comprimento de onda da luz envolvida como espectrometria no visível, 
no ultravioleta ou no infravermelho. A espectrometria no visível é, às vezes, chamada 
de colorimetria. Além dessas técnicas cabe mencionar o uso crescente da 
espectroscopia de ressonância magnética nuclear na análise quantitativa de 
compostos orgânicos. 
 
A espectroscopia de absorção atômica envolve a atomização da amostra, com 
freqüência borrifando uma solução contendo a amostra, em uma chama e estudando a 
absorção de radiação proveniente de uma lâmpada elétrica que produz o espectro do 
elemento a ser determinado. Os métodos turbidimétricos e nefelométricos medem 
quantidade de luz retida ou espalhada por uma suspensão. Esses métodos não são 
estritamente métodos de absorção, mas merecem ser aqui mencionados. 
 
SENAI 33
Análises de Processos Químicos Industriais 
Os métodos de emissão submetem a amostra a um tratamento térmico ou elétrico que 
leva os átomos a estados excitados, que emitem energia. A intensidade da energia 
emitida é, então, medida. Algumas das técnicas de excitação mais comuns são a 
espectroscopia de emissão, em que se submete a amostra a um plasma acoplado por 
indução e examina-se a luz emitida, que pode chegar ao ultravioleta; a fotometria de 
chama, em que se usa uma solução da amostra injetada em uma chama; e a 
fluorimetria, em que se excita uma substância adequada em solução (comumente um 
reagente metálico fluorescente) usando radiação ultravioleta ou visível. 
 
Os métodos cromatográficos e eletroforéticos são métodos de separação de misturas 
de substâncias que podem ser adaptados para a identificação dos componentes das 
misturas. Os detectores modernos permitem o uso das cromatografias e da 
eletroforese para determinações quantitativas. 
 
Na espectrometria de massas, o material a ser analisado é vaporizado sob alto vácuo 
e o vapor é submetido a um feixe de elétrons de alta energia. Muitas moléculas do 
vapor se fragmentam com produção de íons de tamanho e carga variados. Esses íons 
são identificados por aceleração em um campo elétrico e deflexão em um campo 
magnético, de acordo com sua razão massa / carga (m/ze), detectados e registrados. 
Cada tipo de íon dá um sinal no espectro de massas. Materiais inorgânicos não-
voláteis podem ser examinados por vaporização com uma descarga elétrica de alta 
voltagem. 
 
A espectrometria de massas pode ser utilizada para a análise de gases, de produtos 
de petróleo e de impurezas de semicondutores. Ela é especialmente útil quando se 
deseja determinar a estrutura de compostos orgânicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 34 
Análises de Processos Químicos Industriais 
 
 
 
Análise Qualitativa
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A Análise Qualitativa é a parte da Química Analítica que se preocupa com a 
identificação dos constituintes de uma amostra, que pode ser de uma amostra, que 
pode ser de natureza mineral, vegetal ou animal. 
 
De modo geral, o procedimento para a identificação de uma espécie química consiste 
em provocar, na mesma, uma variação em suas propriedades, que possa ser 
facilmente observada e que corresponda com a constituição da dita substância. O 
agente de tal variação chama-se reagente, porque, geralmente, reage quimicamente 
com o produto que se deseja reconhecer. Embora, em sentido geral, o reagente possa 
ser um agente físico, Como o calor, a luz ou a eletricidade, comumente entende-se por 
Reagente um produto químico que, no estado sólido (ensaios por via seca), ou, mais 
freqüentemente, em dissoluções adequadas (ensaios por via úmida), é empregado 
para reagir quimicamente com a substância em análise. 
 
A separação analítica visando a identificação de iontes comuns e menos freqüentes é 
levada a efeito utilizando-se técnicas que se baseiam nos mesmos princípios químicos 
gerais, mas que diferem entre si quanto à quantidade dos reagentes e aparelhagem 
empregadas. 
 
As principais técnicas ou escalas de trabalho usadas na análise qualitativa são o 
macro, a semimicro e a micro-análise. 
 
Na macro-análise emprega-se, em geral, aparelhagem comum de laboratório e 
amostras na ordem de 0,5 a 1 g de sólido ou 50 a 100 mℓ de solução. 
SENAI 35
Análises de Processos Químicos Industriais 
Na micro-análise, muitas vezes, uma gota ou diminuta porção de um sólido é suficiente 
para a realização de um ensaio. O fato de empregar microscópio a torna mais precisa 
que a macro-análise, mas também delicada e de difícil utilização. Na semimicro 
análise, as amostras são da ordem de 1 mℓ quando em solução ou de 10 a 100 mg no 
estado sólido. 
 
Evidentemente, não se pode traçar uma linha divisória definitiva entre cada uma das 
técnicas, porém, em geral, a semimicro se aproxima da micro-análise quanto à 
manipulação, distinguindo-se da mesma por utilizar soluções de concentração mais 
elevada e não utilizar microscópio. 
 
O princípio geral dos esquemas de análise qualitativa consiste em: 
 
a) Separar os iontes em grupos formados por elementos que tenham 
propriedades em comum; 
 
b) Subdividir cada grupo em subgrupos com a finalidade de facilitar a 
separação e a identificação de cada ionte; 
 
c) Separar e identificar cada ionte na amostra usando-se reagentes gerais e 
específicos. 
 
Em geral, os iontes são reunidos em grupos analíticos, em função de sua posição na 
classificação periódica dos elementos, e suas separações baseiam-se nos diferentes 
graus de solubilidade de seus sais e hidróxidos. 
 
Como a maioria dos esquemas de análise qualitativa é levada a efeito por via úmida, 
convém destacar a necessidade de se dissolver, adequadamente e com segurança, a 
amostra quando a mesma se encontre no estado sólido. A observação cuidadosa das 
várias etapas do processo de dissolução com água, ácidos, bases ou desagregantes 
em altas temperaturas pode contribuir para orientar o procedimento a ser adotado na 
análise. 
 
Existem inúmeros métodos para separar e identificar espécies minerais. Eles são 
idealizados conforme a necessidade do trabalho, preferência na utilização de 
determinados reagentes e, principalmente, da disponibilidade material para sua 
realização. 
 
 36 
Análises de Processos Químicos Industriais 
 
 
 
Análise Instrumental
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Muitos dos métodos listados anteriormente, como os que medem uma propriedade 
elétrica, absorção de radiação ou intensidade de emissão, requer o uso de um 
instrumento apropriado, um polarógrafo, um espectrômetro, etc., e são conhecidos 
como métodos instrumentais. Os métodos instrumentais são em geral mais rápidos do 
que os métodos puramente químicos, sendo normalmente aplicáveis em 
concentrações muito pequenas para serem determinadas pelos métodos clássicos, 
tendo, por isso, muita aplicaçãonas indústrias. Na maior parte dos casos, um 
microcomputador pode ser utilizado de modo a registrar automaticamente curvas de 
absorção, polarogramas, curvas de titulação, etc. Com a ajuda de servomecanismos 
apropriados, o processo analítico como um todo pode, às vezes, ser completamente 
automatizado. 
 
Apesar das muitas vantagens que oferecem os métodos instrumentais, seu uso 
disseminado não tornou obsoletos os métodos puramente químicos ou métodos 
clássicos. Quatro fatores principais devem ser levados em conta: 
 
1) O equipamento utilizado nos procedimentos clássicos é barato e fácil de 
obter, enquanto muitos instrumentos são muito caros e seu uso só se justifica se o 
número de análises a ser feito é grande ou se as substâncias a serem determinadas 
estão presentes em quantidades muito pequenas (traços, subtraços ou ultratraços). 
 
2) Quando se usa um método instrumental, é necessário calibrar o aparelho 
usando uma amostra de material de composição conhecida como referência. 
SENAI 37
Análises de Processos Químicos Industriais 
3) Embora os métodos instrumentais sejam ideais para a determinação, em 
rotina, de muitas amostras, as análises que não são de rotina são, com freqüência, de 
execução mais simples por métodos clássicos. A calibração de um instrumento toma, 
às vezes, muito tempo. 
 
4) Para obter resultados acurados com métodos instrumentais, os reagentes 
devem ser cuidadosamente pesados e medidos, e soluções padrões devem ser 
preparadas devem ser preparadas. A análise clássica fornece o necessário treinamento 
e experiência. 
 
O bom químico de análise deve sempre apreciar a importância de desenvolver suas 
habilidades através da prática dos métodos clássicos para melhorar a qualidade dos 
procedimentos instrumentais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 38 
Análises de Processos Químicos Industriais 
 
 
 
Aplicação de Técnicas de 
Amostragem
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Seja qual for o objetivo de uma análise, é necessário coletar amostras. Uma amostra, 
por definição, representa a síntese do comportamento do universo estudado e, assim, 
a sua coleta exige profundo conhecimento científico – o que, por sua vez, significa 
contar com recursos humanos de alta qualidade. 
 
As definições dos usos propostos para o sistema, o conhecimento dos riscos à saúde 
da população, os danos aos ecossistemas, a toxicidade das substâncias químicas, os 
processos industriais e as medidas de vazão somam algumas das informações básicas 
necessárias para se definir a metodologia de coleta, a escolha dos pontos de 
amostragem e a seleção de parâmetros. Sem isso, qualquer programa para avaliar a 
qualidade ambiental pode gerar dados distorcidos. 
 
 
Objetivo da Amostragem 
 
O objetivo da amostragem não é a obtenção de informações mais detalhadas, que 
possam implicar aumento do número de parâmetros avaliados, número de amostras, 
freqüência de amostragem, ou utilização de tecnologia mais avançada, o tempo e os 
custos envolvidos se eleva sensivelmente. 
 
Para evitar que o custo da caracterização da água ultrapasse os benefícios que dela 
advêm, devem-se planejar cuidadosamente todas as etapas, conforme o fluxograma 
da Figura 1. 
SENAI 39
Análises de Processos Químicos Industriais 
 
Seleção dos parâmetros e locais de amostragem 
Seleção do número de amostras e tempo de amostragem 
Seleção dos métodos analíticos 
Seleção dos métodos de coleta e preservação de amostras 
Reavaliação da metodologia e interpretação de dados 
Figura 1 
Definição clara dos objetivos 
 
 
Na escolha do adequado local de monitoramento é importante considerar que a 
qualidade de um corpo de água varia conforme o local e o decorrer do tempo. Para 
garantir a homogeneidade e representatividade do local de coleta proposto, deve-se 
realizar testes que consistem na seguinte seqüência de ações conforme fluxograma da 
Figura 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 40 
Análises de Processos Químicos Industriais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Levantar os dados existentes na área a ser estudada e proceder a um reconhecimento da mesma 
Seleção prévia dos locais de amostragem examinando a homogeneidade espacial e temporal 
Local homogêneo 
Iniciar amostragem 
Local não-homogêneo 
Selecionar locais alternativos 
Se não, recolher várias amostras em 
diferentes pontos do mesmo local 
Iniciar a amostragem e as análises 
Rever a técnica de amostragem e os 
resultados periodicamente 
Conhecer os objetivos específicos da amostragem 
Figura 2 
 
 
A caracterização de um sistema deve ser dirigida especificadamente para seu uso 
preponderante, como por exemplo: 
 
O uso do corpo de água para consumo humano, com eventual tratamento 
convencional ou avançado; a preservação da vida aquática; a irrigação e 
dessedentação de animais; o abastecimento industrial ou os estudos de tratabilidade 
de águas residuárias, depuração e avaliação dos níveis de poluição. As águas podem 
ser brutas, tratadas ou residuárias, superficiais (rios e lagos), subterrâneas, estuarinas, 
costeiras e marinhas. Associada à natureza do corpo de água, pode-se caracterizar 
também a biota aquática e a influência dos sedimentos de fundo. 
 
SENAI 41
Análises de Processos Químicos Industriais 
Atualmente dispõe-se de centenas de variáveis que podem ser empregadas para 
caracterizar um sistema envolvendo parâmetros físicos, químicos, microbiológicos e 
radiológicos. Esses parâmetros devem ser utilizados com o conhecimento adequado 
do seu significado, abrangência, limitações, confiabilidade, referências para 
comparações e custos para sua obtenção. 
 
É importante conhecer a variabilidade ou homogeneidade espacial e temporal do corpo 
de água. De maneira geral, os corpos de água superficiais apresentam variações 
quanto às concentrações dos seus constituintes nos diferentes pontos de seção 
transversal, bem como ao longo do eixo longitudinal de deslocamento. Variações 
podem ainda ocorrer, ao longo do tempo, num mesmo ponto, de forma aleatória ou 
cíclica, em função das características. O mesmo ocorre em zonas estuarinas, onde a 
influência das marés provoca profundas alterações nas características dessas águas. 
 
Logicamente, quanto maior o número de amostras, dois aspectos estão envolvidos: o 
local dentro do sistema e a posição exata no local escolhido. 
 
 
Pontos de Amostragem 
 
Na seleção dos pontos para a retirada das amostras, dois aspectos estão envolvidos: o 
local dentro do sistema e a posição exata no local escolhido. 
 
 
Local de Amostragem 
 
Muitas vezes os objetivos definem os locais de amostragem, por exemplo, o afluente e 
o efluente de uma unidade de estação de tratamento cuja eficiência se quer conhecer, 
ou um rio ou reservatório no local de capitação para abastecimento de água potável. 
Entretanto, quando os objetivos estabelecidos apontam apenas para uma indicação 
geral, como no caso do efeito de um efluente na qualidade da água de um rio, ou da 
avaliação da qualidade da água potável fornecida a uma comunidade, é necessário 
selecionar cuidadosamente os locais apropriados. 
 
A qualidade de águas varia temporal e especialmente. Portanto, seja qual for o local de 
amostragem este não é representativo de todo o sistema em estudo. Por esse motivo 
devem ser selecionados locais adequados. 
 
 42 
Análises de Processos Químicos Industriais 
Fatores Relevantes 
 
Há duas causas principais responsáveis pela distribuição heterogênea da qualidade 
nos sistemas hídricos: 
 
1) Sistema formado por duas ou mais águas de diferentes composições que 
estão sem se misturar (estratificação térmica vertical de lagos e reservatórios) ou estão 
em processo de mistura (rio logo a jusante da descarga de um efluente); 
 
2) Distribuição não-homogênea de determinadas substâncias em um sistema 
hídrico homogêneo. Novamente, há dois casos a considerar: 
 
3) Materiais não-dissolvidos que tendem a ficar heterogeneamente distribuídos, 
se houver diferença entre a densidade deles e a da água. Assim,o óleo tende a flutuar 
na superfície da água, enquanto os sólidos em suspensão tendem a se depositar, e 
 
4) Reações químicas, ou biológicas que ocorrem em diferentes extensões, em 
diferentes partes do sistema, como por exemplo, o crescimento de algas nas camadas 
superiores dos corpos de água com as conseqüentes mudanças em determinados 
parâmetros químicos, como o pH e o oxigênio dissolvido. 
 
Quando não se conhece detalhadamente um determinado sistema, é recomendável 
realizar uma investigação preliminar, a fim de avaliar o seu grau de heterogeneidade. 
Tais investigações deverão podem reconhecimento cuidadoso do sistema. 
 
Após as investigações deverão ser analisadas as amostras dos diferentes locais. 
Testes rápidos de campo podem ser mais úteis para parâmetros como condutividade 
elétrica, temperatura e oxigênio dissolvido. 
 
Geralmente, locais de amostragem próximos a fronteiras de sistemas hídricos devem 
ser evitados, exceto quando essas regiões são de interesse direto. 
 
A coleta de amostras que pode parecer uma tarefa relativamente simples, porém, mais 
do que mergulhar uma garrafa na água para retirar uma amostra, torna-se necessário 
obter uma amostra representativa e estabilizada do sistema amostrado e das 
condições locais que podem interferir, tanto na interpretação dos dados quanto nas 
próprias determinações laboratoriais. 
SENAI 43
Análises de Processos Químicos Industriais 
Assim, para assegurar a representatividade e confiabilidade das amostras e subsidiar a 
elaboração de relatórios, observar e anotar quaisquer fatos ou anormalidades que 
possam interferir nas características da amostra (cor, odor ou aspecto estranho, 
presença de algas, óleos, corantes, material sobrenadante, peixes ou outros animais 
aquáticos mortos) estabelecer pontos de amostragem alternativos e outros parâmetros 
complementares para a caracterização das águas. 
 
 44 
Análises de Processos Químicos Industriais 
 
 
 
Manipulação e Condições de 
Movimentação de Materiais e 
Amostras
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A técnica a ser adotada para a coleta e amostras depende da matriz a ser amostrada 
(água superficial, subterrânea, encanadas, residuárias, sedimento de fundo, biota 
aquática), do tipo de amostragem, da natureza do exame a ser solicitado (análises 
físico-químicas, microbiológicas, biológicas ou radiológicas). Independente dessas 
características, porém, há os seguintes cuidados a serem tomados: 
 
1) As amostras não devem incluir partículas grandes, detritos, folhas, ou outro 
tipo de material acidental, salvo quando se tratar de amostra de sedimento; 
 
2) Para minimizar a contaminação da amostra convém recolhê-la com a boca 
do frasco de coleta em contra a corrente; 
 
3) Coletar volume suficiente da amostra para eventual necessidade de se 
repetir algumas análises no laboratório; 
 
4) Fazer todas as determinações de campo em alíquotas da amostra, 
separadas das que serão enviada ao laboratório, evitando-se assim o risco de 
contaminação; 
 
5) Empregar somente os frascos e as preservações recomendadas para cada 
tipo de determinação, verificando se todos os reativos para preservação estão 
SENAI 45
Análises de Processos Químicos Industriais 
adequados para uso; em caso de dúvida, substituídos. Verificar também a limpeza dos 
frascos e demais materiais. 
 
6) A parte interna dos frascos e do material de coleta não podem ser trocados 
com a mão ou ficar expostos ao pó, fumaça e outras impurezas (gasolina, óleo e 
fumaça de exaustão de veículos podem ser grandes fontes de contaminação de 
amostras). Cinzas e fumaça de cigarro podem contaminar fortemente as amostras com 
metais pesados e fosfatos, entre outras substâncias. Recomenda-se, portanto, que os 
coletores mantenham as mãos limpas e usem luvas plásticas, tipo cirúrgica ou não 
coloridas, e não fumem durante a coleta das amostras; 
 
7) Imediatamente após a coleta e preservação das amostras, colocá-las ao 
abrigo da luz solar; 
 
8) Amostras para exames microbiológicos jamais poderão ser compostas 
(toxicidade diferente). 
 
9) As amostras que exigem refrigeração para sua preservação devem ser 
acondicionadas em caixas de isopor com gelo (observar que as amostras para análise 
de Oxigênio Dissolvido (OD) não devem ser mantidas sob refrigeração); 
 
10) Manter registro de todas as informações de campo, preenchendo uma ficha 
de coleta por amostra, ou conjunto de amostras da mesma característica, contendo os 
seguintes dados: 
 
 Número de identificação da amostra; 
 
 Identificação do ponto de amostragem e sua localização (profundidade); 
 
 Data e hora da coleta; 
 
 Tipo de amostra (efluente industrial, água potável, de rio, de mar, etc); 
 
 Medida de campo (temperatura do ar e da água, pH, condutividade, etc); em 
alíquotas separadas para evitar contaminações. 
 
 Eventuais observações de campo; 
 46 
Análises de Processos Químicos Industriais 
 Condições meteorológicas nas últimas 24 horas e que possam interferir com 
a qualidade da água (chuvas); 
 
 Indicação dos parâmetros a serem analisados no laboratório; 
 
 Nome do responsável pela coleta; 
 
 Nome do programa e do coordenador, com telefone para contato; 
 
 Equipamento utilizado (nome, tamanho, malha, capacidade, volume filtrado). 
 
 
Cuidados na Preservação das Amostras 
 
As águas naturais são misturas de diversas substâncias químicas, podendo 
eventualmente conter espécies biológicas em equilíbrio dinâmico. O simples ato da 
amostragem, na qual uma alíquota é colocada em contato com as paredes dos 
recipientes e sujeita a mudanças físicas de temperatura e pressão, é suficiente para 
romper esse equilíbrio. 
 
Devido ao intervalo que geralmente existe entre a coleta das amostras e a realização 
das análises, é preciso adotar métodos específicos para preservação e 
armazenamento de amostras, com a finalidade de evitar contaminação e/ou perda dos 
constituintes a serem examinados. Isto é especialmente importante quando se deseja 
conhecer a concentração de substância que se encontram ao nível de traços, uma vez 
que pode ocorrer transformação em diversas formas químicas. Este procedimento 
também deve ser observado quando se trata do estudo de comunidades biológicas. 
 
A coleta de amostras é, passo mais importante para a caracterização de 
microconstituintes nas águas. Portanto, é essencial que a amostragem seja realizada 
com preocupações para evitar todas as fontes possíveis de contaminação e perdas. 
 
A completa e inequívoca preservação de amostras são impraticáveis. Independente da 
natureza da amostra, a estabilidade completa para cada constituinte nunca pode ser 
obtida. No melhor dos casos, as técnicas de preservação e a seleção adequada dos 
frascos de armazenamento apenas retardam as alterações químicas e biológicas que, 
inevitavelmente, acontecerão após separar-se as amostras, das suas condições 
originais. 
SENAI 47
Análises de Processos Químicos Industriais 
As alterações químicas que podem ocorrer na estrutura dos constituintes acontecem 
em função das condições físico-químicas da amostra. Assim, metais podem precipitar-
se como hidróxidos, ou formar complexados com outros constituintes; os cátions e 
ânions podem mudar o estado de oxidação, outros constituintes podem dissolver-se ou 
volatilizar-se com o tempo; há possibilidade de adsorção de íons pela superfície do 
frasco de coleta. 
 
As ações biológicas podem conduzir à alteração da valência de elementos ou radicais; 
é possível aos constituintes solúveis converter-se em matérias orgânicas ligadas à 
estrutura celular e a ruptura de célula libertar constituintes na solução. 
 
Os métodos de preservação têm por objetivo retardar a ação biológica e hidrólise dos 
compostos químicos e complexos reduzir a volatilidade dos constituintes e os efeitos 
de adsorção; preservar organismo, evitando ou minimizando alterações morfológicas e 
fisiológicas. 
 
As técnicas de preservação de amostras mais empregadas são as seguintes: 
 
 
Adição Química 
 
O método de preservaçãomais conveniente é o químico, através do qual o 
preservante é adicionado prévia ou imediatamente após a tomada da amostra, 
provocando a estabilização dos constituintes de interesse, por períodos mais longos de 
tempo. Contudo, devido à natureza biológica de alguns testes (especificamente DBO) 
e também ao fato de que a composição química da amostra pode ser afetada pela 
preservação (exemplo: adicionar ácido nítrico quando o objetivo é analisar nitrato), tal 
procedimento não é viável para preservar amostras destinadas a todos os tipos de 
análise. 
 
 
Congelamento 
 
Trata-se de um método estudado como agente preservante, ou seja, serve para 
aumentar o intervalo entre a coleta e a análise da amostra, sem comprometer esta 
última. Contudo, os componentes dos resíduos sólidos (filtráveis e não-filtráveis) da 
amostra alteram-se com o congelamento e posterior retorno à temperatura ambiente. É 
uma técnica aceitável para algumas análises, mas não como técnica de preservação 
 48 
Análises de Processos Químicos Industriais 
geral. Para algumas determinações biológicas e microbiológicas essa prática é 
inadequada. 
 
 
Refrigeração 
 
Utilizada para preservação de vários parâmetros, constitui uma técnica comum em 
trabalhos de campo. Embora a refrigeração não mantenha completa integridade para 
todos os parâmetros, interfere de modo insignificante na maioria das determinações 
laboratoriais. A refrigeração é sempre utilizada na preservação de amostras 
microbiológicas e algumas determinações químicas e biológicas. 
 
Frascos Recomendados para o Armazenamento de Amostra 
 
Material Condições Operacionais 
Borossilicato Polietileno 
Interferência com a amostra Inerte a todos os 
constituintes exceto a 
alcalinidade 
Inerte a todos os 
constituintes exceto 
pesticidas, óleos e 
graxas 
Peso Pesado Leve 
Resistência à ruptura Muito frágil Durável 
Limpeza Fácil Algumas dificuldades na 
remoção de 
componentes 
adsorvíveis 
Esterilizável Sim Apenas por técnicas de 
uso pouco comum no 
Brasil, como óxido de 
etileno e radiações 
gama. Alguns tipos são 
autoclaváveis 
 
Frascos Descartáveis 
 
São utilizados quando o custo de limpeza é levado. São de polietileno, formato cúbico 
e lados flexíveis sendo quase impossível uma limpeza completa, devendo, portanto, 
ser utilizados uma única vez. 
SENAI 49
Análises de Processos Químicos Industriais 
 
 
 
Volumetria de Precipitação
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dentre os métodos volumétricos de precipitação, os mais importantes são os que 
empregam solução padrão de nitrato de prata. São chamados de métodos 
argentimétricos e são amplamente usados na determinação de haletos e de alguns 
íons metálicos. Nesta discussão apenas os métodos de titulação de cloretos serão 
considerados. 
 
Baseados nos diferentes tipos de indicadores disponíveis existem três métodos 
distintos para a determinação volumétrica de cloreto com íons de prata: 
 
 Formação de um sólido colorido, como no método de Mohr. 
 Formação de um complexo solúvel, como no método de Volhard. 
 Mudança de cor associada com a adsorção de um indicador sobre a 
superfície de um sólido, como no método de Fajans. 
 
 
Método de Mohr 
 
Segundo o método de Mohr para a determinação de cloretos, o haleto é titulado com 
uma solução-padrão de nitrato de prata usando-se cromato de potássio como 
indicador. No ponto final, quando a precipitação do cloreto for completa, o primeiro 
excesso de íons Ag+ reagirá como indicador ocasionando a precipitação do cromato de 
prata, vermelho. 
 
2 Ag+ + CrO ⇆ 24
−
(s) 
 50 
Análises de Processos Químicos Industriais 
Como esta titulação usa as diferenças nos valores dos produtos de solubilidade de 
AgCl e do Ag2CrO4 , é muito importante a concentração do indicador. Teoricamente o 
Ag2CrO4 deveria começar precipitar no ponto de equivalência. Neste ponto da titulação 
foi adicionada uma quantidade de prata igual à quantidade de cloreto em solução, e 
conseqüentemente, trata-se de uma solução saturada de cloreto de prata. 
Considerando-se que as concentrações dos íons Ag+ e Cl- em solução (em equilíbrio 
com o sólido AgCl) são iguais, é fácil calculá-las a partir do valor do produto de 
solubilidade: 
 
Ag+ e Cl- ⇆ AgCl(s) 
[Ag+] [Cl-] = [Ag+]2 = 1,56 x 10-10
[Ag+] = [Cl-] = 1,25 x 10-5 M 
 
 
Então a concentração de íons prata no ponto de equivalência é 1,25 x 10-5 M. Assim a 
precipitação do Ag2CrO4 deve ocorrer quando [Ag+] = 1,25 x 10-5 M. Substituindo este 
valor na expressão do produto de solubilidade do Ag2CrO4: 
 
[Ag+] e [CrO ] = 1,3 x 10−24
-12
(1,25 x 10-5)2 x [CrO ]= 1,3 x 10−24
-12 
portanto [CrO ]= 0,8 x 10−24
-2 M 
 
 
Analisando-se este valor, nota-se que: 
 
 Se [CrO ] > 0,8 x 10−24
-2 M, então o Ag2CrO4 começará a precipitar quando a 
concentração de Ag+ for menor que 1,25 x 10-5 M, ou seja, antes do ponto de 
equivalência. 
 
 
 Se [CrO ] < 0,8 x 10−24
-2 M, então o Ag2CrO4 só começará a precipitar quando 
a concentração de Ag+ for maior que 1,25 x 10-5 M, ou seja, além do ponto de 
equivalência. 
 
Na pratica, o ponto final ocorre um pouco além do ponto de equivalência, devido á 
necessidade de se adicionar um excesso de Ag+ para precipitar o Ag2CrO4 em 
SENAI 51
Análises de Processos Químicos Industriais 
quantidade suficiente para ser notado visualmente na solução amarela, que já contém 
a suspensão de AgCl. Este método requer que uma titulação em branco seja feita, para 
que se possa corrigir o erro cometido na detecção do ponto final. O valor da prova em 
branco obtido deve ser subtraído do valor da titulação propriamente dita. 
 
A solução a ser titulada deve ser neutra ou levemente básica, pois o cromato reage 
com íons hidrogênio em soluções acidas formando íons HCrO , reduzindo a 
concentração do CrO . 
−
4
−2
4
 
CrO + H−24
+ ⇆ HCrO −4
 
Por outro lado, em pH muito alto a presença da alta concentração de íons OH- 
ocasiona a formação do hidróxido de prata. 
 
2 Ag+ + 2 OH- ⇆ 2 AgOH ⇆ Ag2O + H2O 
 
Como conseqüência, o método de Mohr é um bom processo para se determinar 
 52 
Análises de Processos Químicos Industriais 
 
 
 
Água de Refrigeração e 
Processos
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Introdução 
 
Em muitos processos industriais é necessário, algumas vezes, remover-se o calor 
indesejável na operação. Geralmente, a água é usada como um meio eficaz de 
absorver e afastar esse calor. 
 
Um ou mais dos seguintes sistemas é usado na utilização da água como meio 
refrigerante: 
 
 Sistema aberto 
 Sistema semi-aberto 
 Sistema fechado 
 
A escolha de um deles ou a combinação dos três depende de vários fatores: 
 
 Quantidade de água disponível 
 Qualidade da água 
 Temperatura da água 
 Tipo de operação 
 Tamanho do equipamento 
 Limitação na qualidade do efluente industrial, etc. 
SENAI 53
Análises de Processos Químicos Industriais 
Sistema Aberto 
 
Um sistema aberto é empregado quando existe uma suficiente disponibilidade de 
água, de qualidade satisfatória, e uma temperatura baixa. Neste sistema, a água é 
bombeada de sua fonte através do equipamento de troca térmica indo, a seguir, 
novamente à sua fonte original para outros usos. 
 
A maior desvantagem para a utilização desses sistemas é a impraticabilidade do 
tratamento químico da água para a prevenção de problemas, devido ao custo 
excessivo do tratamento. A poluição térmica, resultante da descarga de grandes 
volumes de água aquecida, está se tornando um problema em áreas distritais. 
 
A longo prazo, não deve ser considerada a instalação deste sistema quando a 
disponibilidade de água é incerta. 
 
Outros usos 
Veio d’água 
Trocador de Calor 
Figura 1: Sistema aberto de circulação de água 
 
 
Sistema Semi-Aberto de Recirculação 
 
Este tipo de sistema é usado onde há necessidade de uma vazão de água bastante 
grande e somente uma pequena disponibilidade de água existe. 
 
Após passar pelos equipamentos de troca térmica, a água de refrigeração circula 
através de uma torre de refrigeração ou “spray-pond” para reduzira sua temperatura, 
tornando-a adequada ao reuso. 
 
O sistema semi-aberto de recirculação, apesar de solucionar uma eventual falta de 
água, é dispendioso, necessitando de investimentos iniciais elevados. Por outro lado, a 
sua conceituação hidráulica permite realizar-se um tratamento de água de forma 
adequada. 
 54 
Análises de Processos Químicos Industriais 
E 
Vent. 
A A 
Reposição 
Tratamento 
Químico 
Perdas por Descarga 
Água Fria de Recirculação 
Trocadores de Calor 
Água Quente de 
Recirculação 
Torre de 
Tiragem 
Induzida
A A 
Figura 2: Sistema Semi-aberto de circulação de água 
 
 
Sistema Fechado 
 
O sistema fechado encontra a sua melhor aplicação em operações onde água deve ser 
mantida a temperaturas menores ou maiores do que as conseguidas pelos sistemas 
semi-abertos. 
 
A água aquecida é refrigerada num trocador de calor secundário onde o meio 
refrigerante não entra em contato com a água. 
 
O sistema fechado é empregado para refrigerar compressores, turbinas de gás, 
motores diesel e sistemas de ar condicionado. 
 
Problemas Encontrados 
 
Três são os tipos de problemas normalmente encontrados em sistemas de água de 
refrigeração: 
 
 Corrosão 
 Incrustação ou depósitos 
 Crescimento microbiano 
SENAI 55
Análises de Processos Químicos Industriais 
Estes três problemas ocorrem sempre em conjunto. Tal fato nos permite formar o 
seguinte quadro figurativo: 
 
CORROSÃO INCRUSTAÇÃO 
MICROBIOLOGIA 
 
 
Os casos abaixo demonstram essa interligação: 
 
 Se houver inicio de um processo corrosivo, os íons de ferro (Fe2+) formados 
irão depositar-se sob a forma de Fe2O3 . x H2O, iniciando um processo de formação de 
incrustação ou depósitos. 
 
 Se a água de circulação de um sistema semi-aberto de refrigeração 
concentrar-se o suficiente para formar uma solução saturada de carbonato de cálcio 
(CaCO3) este carbonato ira depositar-se iniciando, imediatamente, um processo de 
corrosão por formação de uma pilha de aeração diferencial. 
 
 Os depósitos, formados de uma ou outra maneira, irão propiciar à vida 
microbiana condições ideais de desenvolvimento. Por outro lado, quando o 
desenvolvimento microbiológico atinge um nível suficientemente grande, forma 
depósitos que iniciarão processos corrosivos. 
 
 
Prevenção da Corrosão 
 
A corrosão de metais em meio aquoso ocorre pela combinação das reações anódicas 
e catódicas. A velocidade dessas reações pode ser retardada pela adição de certos 
produtos químicos conhecidos como inibidores de corrosão. 
 
Pode-se classificar os inibidores de corrosão de acordo com o tipo de polarização que 
eles produzem: ação catódica ou ação anódica. 
 
 56 
Análises de Processos Químicos Industriais 
É recomendável ter-se em conta que não existe um inibidor de corrosão universal. 
Cada tipo de sistema, equipamento, operação e água requer um produto 
especialmente escolhido para ele para que se tenha uma melhor proteção. Um inibidor 
que proporciona ótimos resultados em um sistema pode falhar em outro. 
 
 
Inibidores Inorgânicos 
 
Os produtos químicos típicos pertencentes a esta classe são sais de cromo VI 
(cromato e dicromatos), polifosfatos, silicatos, nitritos, ferrocianetos e molibdatos. Os 
cromatos são os mais empregados devido à sua alta eficiência e relativo baixo custo. 
 
 
Cromato 
 
Este é, provavelmente, o mais eficiente inibidor de corrosão para sistema de 
refrigeração. A proteção é oferecida pela formação sobre o metal de um filme de óxido 
férrico e óxido de cromo. Este filme se desenvolve como segue: 
 
a) O ferro é corroído formando íons ferrosos; 
b) O íon ferroso é oxidado para férrico pelo oxigênio presente na água e pelos 
íons cromatos; 
c) O íon férrico e o íon cromo III formam óxidos na superfície metálica. 
 
Existem outras explicações que podem ser consideradas para esta inibição, porém, a 
anteriormente descrita é a mais aceita. 
 
 
As desvantagens para o uso de cromato são: 
 
a) O filme formado é muito sensível a cloretos, sendo rompido, provocando 
formação de corrosão puntiforme; 
 
b) Como os cromatos são inibidores anódicos, a utilização de níveis do mesmo 
podem deixar o sistema com micro-áreas anódicas desprotegidas, formando uma 
corrosão localizada; 
 
SENAI 57
Análises de Processos Químicos Industriais 
c) Os cromatos são tóxicos e o seu nível máximo permissível num efluente 
industrial é de 0,05 ppm; 
 
d) Contaminantes de água, tais como: óleo e sulfeto de hidrogênio, reduzem os 
cromatos provocando íons de cromo indesejáveis: 
 
 
 
Polifosfato
 
Os polifosf
agem com
fundamenta
Todavia, es
que os polif
 
Os polifos
temperatura
reagir com 
severo. 
 
 
Sais de Zin
 
Os sais de
inibidores c
zinco: 
 
 
 
 
Inibidores 
 
Um grande
utilizados c
desses com
ligno-sulfon
 58 
 8 CrO4 + 3 H2S + 14 H2O 8 Cr3+ + 3 + 34 OH−2SO -
4
s 
atos condensados são usados como inibidores de incrustação e também 
o inibidores de corrosão. O mecanismo de ação dos polifosfatos se 
 na formação de um filme protetor no anodo, de ortofosfato de ferro. 
ta proteção é bastante limitada devido a uma série de reações colaterais 
osfatos provocam. 
fatos revertem quimicamente formando ortofosfatos, dependendo da 
 da água, do pH e dos níveis de dureza de cálcio. Este ortofosfato pode 
o cálcio e o magnésio, precipitando e provocando um processo incrustante 
co 
 zinco são relativamente fracos como inibidores de corrosão. São ditos 
atódicos pela formação, no catodo, de um filme insolúvel de hidróxido de 
2 Zn(OH)OH2Zn →+ −+
Orgânico
 numero
omo inib
postos s
atos, tam
2
s 
 de inibidores orgânicos contendo grupamentos polares forma 
idores de corrosão em sistemas de água de refrigeração. Alguns 
ão: aminas, amidas, piridinas, ésteres carboxílicos, mercaptanas, 
inos, fosfonatos, etc. 
Análises de Processos Químicos Industriais 
Estes compostos, quando usados em conjunto com cromatos e polifosfatos, causam 
uma melhora sensível na inibição de corrosão. 
 
 
Combinação de Inibidores 
 
Apesar de os inibidores individuais oferecerem uma proteção metálica razoável, 
trabalhos de pesquisa mostraram que a combinação de tais materiais ultrapassa os 
resultados esperados. Os espectros positivos de cada inibidor atuam 
acumulativamente e os pontos negativos diminuem. Essas combinações oferecem 
performance máxima e custos mais econômicos. 
 
 
FORMAÇÃO DE DEPÓSITOS EM SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO 
 
Existem cinco tipos de depósitos que se formam em sistemas de água de refrigeração: 
 
1) Incrustação inorgânica formada por uma supersaturação de um sal 
relativamente insolúvel; 
2) Produtos de corrosão 
3) Sólidos suspensos ou óleo 
4) Contaminação microbiológica 
5) Produtos insolúveis formados por reação química na água. 
 
Esses depósitos podem ser formados separadamente ou combinados, dependendo 
das condições operacionais do sistema. 
 
 
Carbonato de Cálcio 
 
Devido à dissolução do CaCO3 pela água contendo CO2, 
 
CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2
 
SENAI 59
Análises de Processos Químicos Industriais 
Diversas águas de “make-up” contém altas concentrações de bicarbonato de cálcio. 
Quando a água, contendo bicarbonato de cálcio, é aquecida, precipita-se a carbonato 
de cálcio: 
Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O 
 
 A solubilidade do CaCO3 é aproximadamente 13 ppm. Para eliminar a possibilidade de 
precipitação, o pH da água precisa ser limitado num baixo valor. 
 
 
Sulfato de Cálcio 
 
A solubilidade do sulfato de cálcio é maior do que 1.300 ppm à temperatura ambiente. 
Sua solubilidade aumenta até 43 °C, mas decresce rapidamente à temperaturas mais 
altas. O precipitado proporciona uma incrustação dura no metal. 
 
 
Ca++ + + 2 H2O CaSO42H2O −−4SO 
 
Limitando os ciclos de concentração, a precipitação do sulfato de cálcio pode ser 
controlada. 
 
 
 
Sílica 
 
A sílica pode reagir com magnésio ou cálcio para formar depósitos insolúveis. 
 
Mg2+ + SiO2 + H2O MgSiO3 + 2 H+
 
Ca2+ + SiO2 + H2O