Apostila Unidades de processo - rev 1 0 - 2019

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SENAI - FÁBIO DE ARAÚJO MOTTA 
SEGURANÇA NA 
OPERAÇÃO DE 
UNIDADES DE 
PROCESSOS 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
 
Material desenvolvido pelo SENAI de Uberlândia - Fábio de Araújo Motta 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
 
Material desenvolvido pelo SENAI de Uberlândia - Fábio de Araújo Motta 
Sumário 
1 NOÇÕES DE GRANDEZAS FÍSICAS E UNIDADES ................ 9 
1.1 Grandeza física .................................................................................................. 9 
1.2 Sistema Internacional de Unidades (SI)............................................................. 9 
1.3 Pressão ............................................................................................................ 10 
1.3.1 Pressão atmosférica ................................................................................... 10 
1.3.2 Como podemos medir a pressão atmosférica? .......................................... 11 
1.3.3 Pressão absoluta ........................................................................................ 11 
1.3.4 Pressão Manométrica ................................................................................ 12 
1.3.5 Pressão diferencial ..................................................................................... 12 
1.3.6 Pressão interna de um Vaso ....................................................................... 13 
1.3.7 Unidades de Pressão .................................................................................. 13 
1.4 Calor e Temperatura ....................................................................................... 16 
1.4.1 Temperatura ............................................................................................... 16 
1.4.2 Escalas de temperatura .............................................................................. 16 
1.4.3 Calor ........................................................................................................... 18 
1.4.4 Propagação do Calor .................................................................................. 18 
1.4.5 Teoria do Vapor .......................................................................................... 25 
2 EQUIPAMENTOS DE PROCESSO ..................................... 29 
2.1 Trocadores de Calor ........................................................................................ 29 
2.1.1 Natureza e Características dos Fluidos ....................................................... 29 
2.1.2 Temperaturas de Operação ....................................................................... 29 
2.1.3 Pressões de Operação ................................................................................ 29 
2.1.4 Velocidade de Escoamento ........................................................................ 30 
2.1.5 Perda de Carga Admissível ......................................................................... 30 
2.1.6 Fator de Sujeira .......................................................................................... 31 
2.1.7 Localização dos Fluidos .............................................................................. 31 
2.1.8 Classificação de trocadores de calor .......................................................... 32 
2.2 Tubulações industriais ..................................................................................... 36 
2.2.1 Definição ..................................................................................................... 36 
2.2.2 Custo ........................................................................................................... 36 
2.2.3 Instalação ................................................................................................... 37 
2.3 Válvulas e acessórios de tubulação ................................................................. 38 
2.3.1 Classificação das Válvulas ........................................................................... 38 
2.3.2 Acessórios de Tubulação ............................................................................ 44 
 
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2.4 Purgadores ...................................................................................................... 45 
2.4.1 Purgador Mecânico de Boia ....................................................................... 45 
2.4.2 Purgador Mecânico de balde invertido ...................................................... 47 
2.4.3 Purgadores Termodinâmicos ..................................................................... 48 
2.4.4 Purgador Termostático de Pressão Balanceada ......................................... 50 
2.4.5 Purgador Termostático Bimetálico ............................................................. 51 
2.5 Máquinas hidráulicas ...................................................................................... 51 
2.5.1 Bombas ....................................................................................................... 52 
2.6 Turbinas ........................................................................................................... 62 
2.6.1 Turbina a vapor .......................................................................................... 62 
2.6.2 Componentes básicos das turbinas ............................................................ 62 
2.6.3 Aplicação .................................................................................................... 64 
2.6.4 Classificação das Turbinas a vapor ............................................................. 65 
2.6.5 Vantagens da turbina a vapor .................................................................... 66 
2.6.6 Desvantagens ............................................................................................. 67 
2.6.7 Manutenção (padrão) de turbinas a vapor ................................................ 67 
2.7 Ejetores............................................................................................................ 68 
2.8 Compressores .................................................................................................. 68 
2.8.1 Finalidade e Aplicações .............................................................................. 68 
2.8.2 Classificação ............................................................................................... 69 
2.9 Vasos de pressão ............................................................................................. 74 
2.10 Fornos .............................................................................................................. 76 
2.10.1 Classificação quanto à utilização .............................................................. 76 
2.10.2 Principais partes de um forno .................................................................. 76 
2.10.3 Construção dos fornos ............................................................................. 77 
2.11 Caldeiras .......................................................................................................... 77 
2.11.1 Descrição .................................................................................................. 77 
2.11.2 Classificação ............................................................................................. 78 
3 ELETRICIDADE ............................................................ 80 
3.1 Introdução ....................................................................................................... 80 
3.2 Energia elétrica ................................................................................................ 80 
3.3 Potencial elétrico ............................................................................................. 81 
3.4 Tensão .............................................................................................................81 
3.5 Corrente elétrica ............................................................................................. 82 
3.6 Resistência elétrica .......................................................................................... 82 
3.6.1 Segunda lei de Ohm ................................................................................... 83 
 
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3.6.2 Primeira lei de Ohm .................................................................................... 84 
3.7 Potência elétrica .............................................................................................. 84 
4 INSTRUMENTAÇÃO ...................................................... 85 
4.1 Introdução à instrumentação .......................................................................... 85 
4.2 Classificação de instrumentos de medição ..................................................... 86 
4.2.1 Classificação por Função ............................................................................ 86 
4.2.2 Classificação por Sinal de Transmissão ou Suprimento ............................. 87 
4.2.3 Tipo Hidráulico ........................................................................................... 89 
4.2.4 Tipo elétrico ................................................................................................ 90 
4.2.5 Tipo Digital .................................................................................................. 91 
4.2.6 Via Rádio ..................................................................................................... 92 
4.2.7 Via Modem ................................................................................................. 92 
4.3 Objetivo da instrumentação ............................................................................ 93 
5 OPERAÇÃO DE UNIDADE ............................................... 94 
5.1 Introdução ....................................................................................................... 94 
6 PRIMEIROS SOCORROS ................................................ 95 
6.1 Histórico .......................................................................................................... 95 
6.2 Definição.......................................................................................................... 95 
6.3 Objetivos ......................................................................................................... 95 
6.4 Cruz vermelha ................................................................................................. 96 
6.5 Curiosidades .................................................................................................... 96 
6.5.1 Conhecendo o corpo humano .................................................................... 96 
6.6 Classificação de atendimentos de primeiros socorros .................................... 99 
6.6.1 Atendimento de urgência ........................................................................... 99 
6.6.2 Atendimento de emergência...................................................................... 99 
6.7 Socorrista ....................................................................................................... 100 
6.8 Atendimentos especializados ........................................................................ 100 
6.8.1 Regras básicas: atendimento de urgência e emergência ......................... 101 
6.9 Parada respiratória ........................................................................................ 111 
6.10 Parada cardiorrespiratória ou parada cardiopulmonar ................................ 112 
6.11 Queimaduras ................................................................................................. 113 
6.12 Fraturas ......................................................................................................... 115 
6.12.1 Definições ............................................................................................... 115 
6.12.2 Identificação ........................................................................................... 115 
6.12.3 Tratamento da fratura fechada: ............................................................. 116 
 
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6.12.4 Tratamento da fratura exposta: ............................................................. 116 
6.13 Hemorragias .................................................................................................. 117 
6.13.1 Classificação ........................................................................................... 117 
6.13.2 Tipos ....................................................................................................... 117 
6.13.3 Procedimentos em caso de Hemorragia (O que fazer) .......................... 117 
6.14 Ferimentos .................................................................................................... 119 
6.14.1 Ferimentos fechados .............................................................................. 119 
6.14.2 Ferimentos abertos ................................................................................ 119 
6.15 Desmaios e convulsões ................................................................................. 120 
6.15.1 Desmaio .................................................................................................. 120 
6.16 Convulsão ...................................................................................................... 121 
6.16.1 Características ........................................................................................ 121 
6.17 Afogamentos ................................................................................................. 122 
6.17.1 Sinais e sintomas .................................................................................... 122 
6.17.2 Prevenção ............................................................................................... 122 
6.17.3 Primeiros socorros em afogamento ....................................................... 123 
6.18 Acidentes com animais peçonhentos ............................................................ 125 
6.18.1 Sinais e sintomas .................................................................................... 126 
6.18.2 O que fazer ............................................................................................. 126 
6.18.3 O que não fazer ...................................................................................... 126 
6.18.4 Características ........................................................................................ 126 
6.18.5 Como evitar acidente ............................................................................. 127 
6.19 Intoxicações e envenenamento .................................................................... 127 
6.19.1 Substâncias comuns nas intoxicações .................................................... 127 
6.19.2 Vias de penetração ................................................................................. 128 
6.19.3 Sinais e sintomas .................................................................................... 128 
6.19.4 O que fazer ............................................................................................. 129 
6.19.5 Centros de referência ............................................................................. 129 
7 LEGISLAÇÃO E NORMALIZAÇÃO .................................. 130 
7.1.1 Capitulo V da CLT-Da Segurança e da Medicina do Trabalho .................. 130 
7.1.2 Portaria MTB Nº 1082 DE 18/12/2018 ..................................................... 131 
8 Referências bibliográficas ............................................185 
 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
 
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Lista de figuras 
Figura 1- Camadas da Atmosfera terrestre .................................................................... 10 
Figura 2-Experiência de Torricelli ................................................................................... 11 
Figura 3-Manovacuômetro ............................................................................................. 12 
Figura 4-Manômetro em “U” ......................................................................................... 12 
Figura 5-Pressão interna de um vaso ............................................................................. 13 
Figura 6-Princípio de Pascal ............................................................................................ 14 
Figura 7-Relação entre as pressões ................................................................................ 14 
Figura 8-Ação da pressão interna em um vaso móvel ................................................... 15 
Figura 9-Ação da pressão atmosférica sobre vagões ..................................................... 15 
Figura 10-Condução térmica .......................................................................................... 18 
Figura 11-Convecção térmica ......................................................................................... 19 
Figura 12-Irradiação solar ............................................................................................... 19 
Figura 13-Irradiação térmica .......................................................................................... 19 
Figura 14-Água no estado sólido, líquido e gasoso ........................................................ 21 
Figura 15-Trocador de calor de contato direto .............................................................. 32 
Figura 16-Trocador de calor de transferência direta ..................................................... 33 
Figura 17-Trocador de calor carcaça e tubos (transferência direta) .............................. 33 
Figura 18-Trocador de armazenamento......................................................................... 34 
Figura 19-Trocador de calor tubo duplo ........................................................................ 34 
Figura 20-Trocador de calor de serpentina .................................................................... 35 
Figura 21-Trocador de calor tipo placa .......................................................................... 35 
Figura 22-Condensador evaporativo .............................................................................. 36 
Figura 23-Instalação típica.............................................................................................. 37 
Figura 24-Tipos de válvulas século XV ............................................................................ 38 
Figura 25-Purgadores - tipos de acionamento ............................................................... 45 
Figura 26-Purgador tipo boia livre(funcionamento) ...................................................... 45 
Figura 27–Purgador tipo boia com alavanca (Funcionamento) ..................................... 46 
Figura 28–Purgador de boia- Exemplo de aplicação 01 ................................................. 46 
Figura 29-purgador de boia-Exemplo de aplicação 02 ................................................... 46 
Figura 30–Purgador de balde invertido-Funcionamento ............................................... 47 
Figura 31–Purgador de balde invertido-instalação típica .............................................. 48 
Figura 32–Purgador termodinâmico-tipos ..................................................................... 48 
Figura 33-Purgador termodinâmico-Funcionamento .................................................... 49 
Figura 34–Purgador de pressão balanceada-Funcionamento ....................................... 50 
Figura 35–Purgador bimetálico-Funcionamento ........................................................... 51 
Figura 36–Bomba centrifuga .......................................................................................... 55 
Figura 37-Bomba centrifuga ........................................................................................... 55 
Figura 38b- rotor de sucção dupla ................................................................................. 56 
Figura 39-Gaxeta e caixa de gaxeta ................................................................................ 58 
Figura 40-Selo mecânico ................................................................................................ 59 
Figura 41-Anéis de borracha O’ring ................................................................................ 59 
Figura 42-Retentor (componentes básicos) ................................................................... 60 
Figura 43-Partes de uma turbina a vapor ....................................................................... 63 
Figura 44-Rotor esquemático de uma turbina a vapor .................................................. 64 
Figura 45-Rotor esquemático de uma turbina a vapor .................................................. 64 
Figura 46-Detalhes internos de um ejetor ..................................................................... 68 
Figura 47–Compressor volumétrico esquemático ......................................................... 70 
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file:///C:/Users/roliveira/Desktop/Apostila%20Unidades%20de%20processo-2018%20Ricardo.rev1.1.2.docx%23_Toc518305064
file:///C:/Users/roliveira/Desktop/Apostila%20Unidades%20de%20processo-2018%20Ricardo.rev1.1.2.docx%23_Toc518305066
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
 
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Figura 48–Compressor dinâmico esquemático .............................................................. 73 
Figura 49-Rotor e carcaça de um compressor axial ....................................................... 74 
Figura 50-Vaso de pressão típico em aço ....................................................................... 75 
Figura 51-reservatório de amônia sob pressão .............................................................. 75 
Figura 52-Auto forno ...................................................................................................... 76 
Figura 53–Caldeira flamotubular .................................................................................... 78 
Figura 54-Caldeira aquatubular ...................................................................................... 79 
Figura 55-Caldeira mista ................................................................................................. 79 
Figura 56– Modelo de uma Estrutura atômica .............................................................. 80 
Figura 57-Ligação típica bateria e lâmpada .................................................................... 81 
Figura 58-Representação esquemática da corrente elétrica ......................................... 82 
Figura 59-simbologia – resistência elétrica .................................................................... 83 
Figura 60-Circuitos elétricos com resistências em serie e em paralelo ......................... 83 
Figura 61–Representação da resistência elétrica em um fio ......................................... 83 
Figura 62-Comportamento ilustrado (Tensão, corrente e resistência elétrica) ............. 84 
Figura 63-Diagrama malha de controle aberta .............................................................. 86 
Figura 64-Diagrama Malha de controle fechada ............................................................ 86 
Figura 65-Exemplo de configuração de uma malha de controle ................................... 87 
Figura 66-Instrumentaçãopneumática .......................................................................... 88 
Figura 67-Instrumentação hidráulica ............................................................................. 89 
Figura 68-Instrumentação elétrica ................................................................................. 90 
Figura 69-Instrumentação digital (supervisório) ............................................................ 91 
Figura 70-Transmissão de sinais ..................................................................................... 92 
Figura 71–Locais de aplicação da instrumentação e controle na indústria ................... 93 
Figura 72-Partes do corpo humano ................................................................................ 98 
Figura 73-Esqueleto humano ......................................................................................... 98 
Figura 74.A-Escoriação Figura 74.B-Queimadura de 1º grau ..................... 99 
Figura 75-Traumatismo crânio encefálico ...................................................................... 99 
Figura 76-Socorrista em ação ....................................................................................... 100 
Figura 77-Unidades móveis de resgate ........................................................................ 101 
Figura 78-Sinalização .................................................................................................... 101 
Figura 79-Manobras de desobstrução das vias aéreas ................................................ 103 
Figura 80.A-Colares em diversos tamanhos Figura 80.B-Colar ajustável ............. 104 
Figura 81-Verificação de sinais vitais............................................................................ 105 
Figura 82.A-Pulso carotídeo Figura 82.B-Pulso radial ...................... 106 
Figura 83-Meios de comunicação de emergência ........................................................ 106 
Figura 84-Aferição de pressão ...................................................................................... 108 
Figura 85-recursos para reanimação respiratória ........................................................ 112 
Figura 86-Posicionamento para RCP ............................................................................ 113 
Figura 87-Tecido epitelial ............................................................................................. 114 
 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
 
Material desenvolvido pelo SENAI de Uberlândia - Fábio de Araújo Motta 
Lista de tabelas 
Tabela 1-Unidades fundamentais do SI ............................................................................ 9 
Tabela 2-Tabela de unidades de pressão ....................................................................... 13 
Tabela 3-Tabela do ponto de fusão e calor latente........................................................ 22 
Tabela 4-Tabela de coeficientes de dilatação dos sólidos ............................................. 24 
Tabela 5-Tabela de coeficientes de dilatação dos líquidos ............................................ 25 
Tabela 6-Propriedades do vapor saturado ..................................................................... 26 
Tabela 7-Desvantagens de uso do vapor superaquecido para aquecimento ................ 27 
Tabela 8-Relação entre vapor saturado e pressão manométrica .................................. 27 
Tabela 9-Relação entre vapor saturado e pressão absoluta .......................................... 28 
Tabela 10-Comparação entre bombas volumétricas e hidrodinâmicas ......................... 61 
Tabela 11-Classificação por função de instrumentos..................................................... 87 
Tabela 12-Escala de coma de Glasgow ......................................................................... 102 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
9 
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1 NOÇÕES DE GRANDEZAS FÍSICAS E UNIDADES 
1.1 Grandeza física 
É tudo aquilo que envolve medidas, ou seja, que pode ser 
mensurado. Medir significa comparar quantitativamente uma grandeza 
física com uma unidade através de uma escala pré-definida. Em outras 
palavras, medir uma grandeza física é compará-la com outra grandeza 
de mesma espécie. Verifica-se, então, quantas vezes a unidade está 
contida na grandeza que está sendo medida. Nas medições, as 
grandezas sempre devem vir acompanhadas de unidades. 
Exemplos de grandezas físicas: Pressão, massa, temperatura, 
velocidade, etc. 
1.2 Sistema Internacional de Unidades (SI) 
Conforme já mencionado, toda grandeza física pode ser medida 
e para se fazer uma medição é necessário que se estabeleça uma 
unidade. Por exemplo, a unidade de comprimento oficial no Brasil é o 
metro, cujo símbolo é “m”. Existem outras unidades de medida de 
comprimento, como a polegada, a milha, a jarda, etc. que são 
utilizadas principalmente nos E.U.A. Devido à grande influência 
econômica dos E.U.A. sobre os demais países, a polegada acaba sendo 
também utilizada em países como o Brasil. No entanto, o sistema de 
unidades oficial do Brasil e da grande maioria dos demais países do 
mundo é o Sistema Internacional de Unidades – SI. 
A Tab. 1 mostra as sete unidades fundamentais do SI, além da 
grandeza e o símbolo correspondentes. Observe a maneira correta de 
escrever o nome da unidade e o símbolo. Por exemplo, o símbolo 
correto de metro é “m” e não “M”, “mts”, etc. como muitas vezes 
encontramos no cotidiano. 
 
Tabela 1-Unidades fundamentais do SI 
GRANDEZA UNIDADE SIMBOLO 
Comprimento Metro m 
Massa Quilograma kg 
Tempo Segundo s 
Corrente elétrica Ampére A 
Temperatura 
termodinâmica 
Kelvin K 
Quantidade de matéria Mol mol 
Intensidade luminosa Candela cd 
 
 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
10 
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1.3 Pressão 
1.3.1 Pressão atmosférica 
É a força que o ar da atmosfera exerce sobre a área da superfície 
do planeta. Essa pressão pode mudar de acordo com a variação de 
altitude, ou seja, quanto menor a altitude maior a pressão exercida 
pelo ar na superfície terrestre. 
 
 
Figura 1- Camadas da Atmosfera terrestre 
 
Matematicamente a pressão é definida como sendo: 
𝑃 =
𝐹
𝐴
 (1) 
onde: 
P : pressão [Pa]; 
F : força [N]; 
A : área [m²]. 
 
A unidade de pressão é a unidade de força dividida pela unidade 
de área. Como a unidade de força no SI é Newton[N] e a de área é 
metro ao quadrado[m²], então, a unidade de pressão no SI é [N/m²], 
também conhecida como Pascal [Pa]. No entanto, outras unidades são 
usuais: [kgf/cm²], [lbf/pol²], [bar], etc. 
 
https://www.infoescola.com/geografia/atmosfera/
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
11 
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1.3.2 Como podemos medir a pressão atmosférica? 
Em 1643, o matemático e físico italiano Evangelista Torricelli 
conseguiu determinar a medida da pressão atmosférica ao nível do 
mar. 
Para isso, Torricelli encheu, com mercúrio, um tubo de vidro de 
aproximadamente um metro de comprimento e mergulhou-o em um 
recipiente, também com mercúrio (como mostra a figura 02 a seguir). 
 
 
Figura 2-Experiência de Torricelli 
 
O físico italiano notou que a coluna de mercúrio descia um pouco, 
se estabilizando aproximadamente a 76cm (760mm) acima da 
superfície e interpretou essa experiência dizendo que, o que mantinha 
a coluna de mercúrio nesta altura era a pressão atmosférica. 
A coluna de 76 cm só é obtida no nível do mar, pois, quando a 
altitude varia a pressão atmosférica também varia, como citado 
anteriormente. 
Com essa experiência definiu-se que ao nível do mar 1 atm (uma 
atmosfera) é a pressão equivalente a exercida por uma coluna de 76cm 
de mercúrio, onde g = 9,8 m/s², portanto: 
1atm = 76 cmHg = 760 mmHg = 101,325 kPa 
 
1.3.3 Pressão absoluta 
É a pressão positiva a partir do vácuo perfeito, ou seja, a soma 
da pressão atmosférica do local e a pressão manométrica. 
𝑃𝑎𝑏𝑠 = 𝑃𝑚𝑎𝑛 + 𝑃𝑎𝑡𝑚 (2) 
Quando representamos uma pressão abaixo da pressão 
atmosférica por pressão absoluta, esta é denominada grau de vácuo 
ou pressão barométrica. 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
12 
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1.3.4 Pressão Manométrica 
Também chamada de pressão relativa, é a pressão medida em 
relação à pressão atmosférica existente no local, podendo ser: Positiva 
ou Negativa. 
Uma pressão negativa, em relação a pressão atmosférica, é 
denominada de pressão de vácuo. 
 
 
 
Figura 3-Manovacuômetro 
 
 
1.3.5 Pressão diferencial 
É o resultado da diferença de duas pressões medidas. Em outras 
palavras, é a pressão medida em qualquer ponto, menos no ponto zero 
de referência da pressão atmosférica. 
 
 
 
 
Figura 4-Manômetro em “U” 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
13 
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1.3.6 Pressão interna de um Vaso 
É a pressão existente em seu interior ou relativa, somada a 
atmosférica. 
 
 
Figura 5-Pressão interna de um vaso 
 
 
 
 
1.3.7 Unidades de Pressão 
 
Tabela 2-Tabela de unidades de pressão 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
14 
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Figura 6-Princípio de Pascal 
 
 
 
 
 
Figura 7-Relação entre as pressões 
 
 
 
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15 
Material desenvolvido pelo SENAI de Uberlândia - Fábio de Araújo Motta 
 
 
Figura 8-Ação da pressão interna em um vaso móvel 
 
 
 
 
Figura 9-Ação da pressão atmosférica sobre vagões 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
16 
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1.4 Calor e Temperatura 
Calor e Temperatura são dois conceitos fundamentais na 
termologia (Termofísica) os quais, são considerados sinônimos. 
No entanto, o calor designa a troca de energia entre corpos, 
enquanto que a temperatura caracteriza a agitação das moléculas de 
um corpo. 
 
1.4.1 Temperatura 
A temperatura é uma grandeza física que está associada à 
agitação das moléculas, ou seja, a energia cinética que ocorre entre as 
moléculas de um determinado corpo ou substância. 
Dessa forma, quanto maior a temperatura de um corpo maior 
será a agitação das moléculas presentes nele, enquanto, num corpo 
mais frio, as moléculas apresentam pouca energia cinética, logo, 
exibem pouco movimento. 
 
1.4.2 Escalas de temperatura 
1.4.2.1 Escala Fahrenheit 
A Escala Fahrenheit foi criada em 1724 pelo físico e engenheiro 
Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736). Recebe esse nome em 
homenagem ao seu criador. 
Nos Estados Unidos e na Inglaterra a temperatura é medida em 
Fahrenheit. O símbolo dessa escala termométrica é °F. 
Ponto de Fusão da Água: 32 °C 
Ponto de Ebulição da Água: 212 °C 
1.4.2.2 Escala Celsius 
A Escala Celsius foi criada em 1742 pelo astrônomo sueco Anders 
Celsius (1701-1744). Recebe esse nome em homenagem ao seu 
criador. 
É a escala termométrica mais utilizada no mundo, inclusive no 
Brasil. O símbolo dessa escala é °C. 
Ponto de Fusão da Água: 0 °C 
Ponto de Ebulição da Água: 100 °C 
Obs: As expressões "Graus Celsius" e "Graus Centígrados" são 
sinônimas. No entanto, graus centígrados foi substituída pelo grau 
Celsius na Conferência Geral de Pesos e Medidas (1948). 
 
 
 
 
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17 
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1.4.2.3 Escala Kelvin 
A Escala Kelvin é chamada de "escala absoluta" pois tem como 
ponto de referência o zero absoluto. Ela foi criada em 1864 pelo físico, 
matemático e engenheiro irlandês William Thomson (1824-1907). 
Recebe esse nome uma vez que ele também ficou conhecido como Lord 
Kelvin. O símbolo dessa escala termométrica é K. 
Ponto de Fusão da Água: 273 K 
Ponto de Ebulição da Água: 373 K 
1.4.2.4 Escala Rankine 
A escala Rankine usa o mesmo princípio, iniciando em -459,67°F 
sendo que para a variação de 1° na escala Rankine teremos a mesma 
variação de 1° na escala Fahrenheit. Portanto, na escala Rankine a 
água congela a 491,67°R e evapora a 671,67°R. 
Outras escalas de temperatura existem, porém de raríssima 
utilização, como é o caso da escala Réaumur (°Ré) que considera o 
ponto de fusão do gelo a 0°Ré e o ponto de ebulição da água a 80°Ré 
(para pressão 760mm de mercúrio). 
 
No Sistema Internacional de Unidades (SI), a temperatura pode 
ser medida em Celsius (°C), Fahrenheit (°F) ou Kelvin (K). 
Fórmulas 
A fórmula utilizada para a conversão das escalas termométricas 
citadas acima é: 
𝑇𝑐
5
=
𝑇𝑓 − 32
9
= 
𝑇𝑘 − 273
5
 (3) 
Tc : temperatura em Celsius; 
Tf : temperatura em Fahrenheit; 
Tk : temperatura Kelvin. 
 
De acordo com os pontos de fusão e ebulição de cada escala, 
podemos: 
http://www.termopares.com.br/teoria_temperatura_gabriel_fahrenheit/
 
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• Converter Celsius em 
Fahrenheit ou vice-versa: 
𝑇𝑐
5
= 
𝑇𝑓 − 32
9
 (4) 
 
• Converter Celsius em 
Kelvin: 
𝑇𝑘 = 𝑇𝑐 + 273 (5) 
 
 
• Converter Kelvin em 
Celsius: 
𝑇𝑘 = 𝑇𝑐 + 273 (6) 
 
• Converter Kelvin em 
Fahrenheit ou vice-versa: 
 
𝑇𝑓 − 32
9
=
𝑇𝑘 − 273 
5
 (7) 
 
1.4.3 Calor 
O calor é um conceito que caracteriza a troca de energia entre 
corpos. A energia térmica sempre se propaga do corpo mais quente 
(alta temperatura) para o corpo mais frio (baixa temperatura), com o 
intuito de atingirem o equilíbrio térmico (temperatura iguais). 
Em outras palavras, o calor ou a energia calorífica, consiste na 
transição de energia térmica de um corpo ao outro. 
No Sistema Internacional (SI), o calor é medido em calorias (cal), 
ou, em joules (J). Importante destacar que: 
1 𝑐𝑎𝑙 = 4,2 𝐽 
1.4.4 Propagação do Calor 
A transferência de energia calorífera entre os corpos ocorre de 
três maneiras: condução, convecção e irradiação. 
1.4.4.1 Condução 
Na condução térmica, a propagação do calor ocorre devido ao 
aumento da temperatura de um corpo, de forma que a energia cinética 
aumenta a partir da agitação das moléculas. 
Um exemplo dessa transferência de energia calorífica acontece 
ao mexer uma panela no fogo com uma colher de alumínio; nota-se 
que o alumínio rapidamente se esquenta queimando a mão. 
 
 
Figura 10-Condução térmica 
 
https://www.todamateria.com.br/equilibrio-termico/
https://www.todamateria.com.br/conducao-termica/
 
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19 
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1.4.4.2 Convecção 
Na convecção térmica, a transferência de calor acontece por meio 
das correntes de convecção que ocorre entre os fluidos (líquidos e 
gases), decorrente do aumento da temperatura em ambientes 
fechados. 
Isso explica o aquecimento da água numa panela fechada, onde 
a água que está mais próxima à fonte de calor, sobe, enquanto a que 
está fria, desce. 
Nesse sentido, a água ferverá mais rápido se a panela estiver 
fechada. 
 
Figura 11-Convecção térmica 
1.4.4.3 Irradiação 
A Irradiação térmica, ou radiação, corresponde a transferência 
calorífica por meio de ondas eletromagnéticas, de forma que ocorre 
sem que haja o contato entre os corpos, assim, pode ocorrer também 
no vácuo. Exemplo disso é a irradiação solar que incide no planeta 
Terra. 
 
Figura 12-Irradiação solar 
 
As radiações infravermelhas, em particular, são chamadas ondas 
de calor, embora todas as radiações do espectro eletromagnético 
transportem energia. Um meio material pode ser opacopara uma 
determinada radiação e transparente para outra. 
 
Figura 13-Irradiação térmica 
https://www.todamateria.com.br/conveccao-termica/
https://www.todamateria.com.br/irradiacao-termica/
 
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1.4.4.4 Calor Sensível 
O calor sensível corresponde a variação de temperatura de um 
corpo. No Sistema Internacional (SI), o calor sensível é medido em 
J/K, expresso pela fórmula: 
𝑄 = 𝑚. 𝑐. 𝛥𝜃 (8) 
Q : quantidade de calor 
m : massa 
c : calor específico 
Δθ : variação de temperatura 
 
1.4.4.5 Calor Latente 
O calor latente está associado à quantidade de calor recebida ou 
cedida por um corpo de modo que sua temperatura permanece a 
mesma, enquanto seu estado físico modifica-se. 
No Sistema Internacional (SI), o calor latente é medido em 
[J/Kg] (Joule/Quilograma), expresso pela fórmula: 
𝑄 = 𝑚. 𝐿 (9) 
Q : quantidade de calor 
m : massa 
L : calor latente 
 
1.4.4.6 Calor Específico 
O calor específico depende diretamente da substância do corpo, 
ou seja, do material do qual é constituído esse corpo. No Sistema 
Internacional (SI), o calor específico é medido em [J/kg.K] 
[Joule/(Quilograma.Kelvin)], expresso pela seguinte fórmula: 
𝑐 = 
𝑄
𝑚. 𝛥𝜃
 (10) 
Q : quantidade de calor 
m: massa 
Δθ : variação de temperatura 
 
https://www.todamateria.com.br/calor-sensivel/
https://www.todamateria.com.br/calor-latente/
https://www.todamateria.com.br/calor-especifico/
 
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1.4.4.7 Capacidade Térmica 
A capacidade térmica (C) corresponde a quantidade de calor 
presente num corpo em relação a variação de temperatura sofrida por 
ele. 
Diferente do calor específico (c), o qual depende somente da 
substância, a capacidade térmica (C), depende diretamente da 
substância e da massa do corpo. 
No Sistema Internacional (SI), a capacidade térmica é medida 
[J/K] (Joule/Kelvin), expressa pela fórmula: 
𝑪 = 𝑄/𝛥𝜃 (11) ou seja 𝑪 = 𝑚. 𝑐 (12) 
 
C : capacidade térmica 
Q : quantidade de calor 
Δθ : variação de temperatura 
m : massa 
c : calor específico 
 
Observe que o calor sensível corresponde a variação de 
temperatura de um corpo, expresso pela fórmula (8). Portanto, se 
substituirmos a expressão (8) na expressão (11) teremos (12): 
𝑪 = 
𝑚. 𝑐. 𝛥𝜃
𝛥𝜃
 
Logo, 
𝑪 = 𝑚. 𝑐 
 
1.4.4.8 Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição 
O ponto de fusão e o ponto de ebulição representam os marcos 
de temperatura nos quais uma substância muda de estado, a uma dada 
pressão. 
 
Figura 14-Água no estado sólido, líquido e gasoso 
https://www.todamateria.com.br/capacidade-termica/
 
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22 
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1.4.4.8.1 Ponto de Fusão 
Quando uma substância no estado sólido recebe calor, ocorre um 
aumento no grau de agitação de suas moléculas. Consequentemente 
sua temperatura também aumenta. 
Ao atingir uma determinada temperatura (ponto de fusão), a 
agitação das moléculas é tal que rompe as ligações internas entre os 
átomos. Durante esse processo sua temperatura se mantém 
constante, pois, o calor recebido é usado unicamente para a mudança 
de estado. 
Na tabela abaixo indicamos a temperatura do ponto de fusão e o 
calor latente de algumas substâncias à pressão atmosférica. 
 
Tabela 3-Tabela do ponto de fusão e calor latente 
 
 
1.4.4.8.2 Ponto de Ebulição 
A ebulição é caracterizada pela passagem rápida do estado 
líquido para o gasoso, com a formação de vapores (bolhas) no interior 
do líquido. 
Da mesma forma que ocorre na fusão, existe uma temperatura 
(ponto de ebulição) em que uma determinada substância passa do 
estado líquido para o estado gasoso. Para que isso ocorra é necessário 
que tal substância receba calor. 
Durante toda a mudança de fase, a temperatura permanece 
constante. 
https://www.todamateria.com.br/calor-e-temperatura/
https://www.todamateria.com.br/pressao-atmosferica/
https://www.todamateria.com.br/ebulicao/
 
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O calor latente de vaporização (Lv) é a quantidade de calor por 
unidade de massa, necessária para uma substância mudar de fase. 
 
1.4.4.9 Dilatação Térmica 
A dilatação térmica é uma variação dimensional que ocorre num 
corpo exposto ao aquecimento térmico, devido ao distanciamento 
entre seus átomos, provocado pela agitação destes, quando 
submetidos ao calor. 
 
1.4.4.9.1 Dilatação Linear 
A dilatação linear resulta do aumento de volume em apenas uma 
dimensão: o comprimento. É o que acontece, por exemplo, com um 
fio, em que o seu comprimento é mais relevante do que o seu diâmetro, 
em termos comparativos. 
Para calcular a dilatação linear utilizamos a seguinte fórmula: 
𝛥𝐿 = 𝐿0. 𝛼. 𝛥𝜃 (13) 
ΔL = Variação do comprimento 
L0 = Comprimento inicial 
α = Coeficiente de dilatação linear 
Δθ = Variação de temperatura 
 
1.4.4.9.2 Dilatação Superficial 
A dilatação superficial resulta do aumento do objeto em duas 
dimensões, comprimento e largura. É o que acontece, por exemplo, 
com uma chapa de metal delgada. 
Para calcular a dilatação superficial utilizamos a seguinte 
fórmula: 
𝛥𝐴 = 𝐴0. 𝛽. 𝛥𝜃 (14) 
𝛥𝐴 = Variação da área 
𝐴0 = Área inicial 
𝛽 = Coeficiente de dilatação superficial 
𝛥𝜃 = Variação de temperatura 
 
Importa destacar que 𝛽 (beta) é duas vezes maior que α (alfa). 
A dilatação superficial se refere a duas dimensões, enquanto a linear, 
apenas a uma. 
 
https://www.todamateria.com.br/vaporizacao/
https://www.todamateria.com.br/dilatacao-linear/
https://www.todamateria.com.br/dilatacao-superficial/
 
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1.4.4.9.3 Dilatação Volumétrica 
A dilatação volumétrica resulta do aumento de volume em 
comprimento, largura e profundidade, o que acontece, por exemplo, 
com uma barra de ouro. 
Para calcular a dilatação volumétrica utilizamos a seguinte 
fórmula: 
𝛥𝑉 = 𝑉0. 𝛾. 𝛥𝜃 (15) 
ΔV = Variação do volume 
V0 = Volume inicial 
𝛾 = Coeficiente de dilatação volumétrica 
Δθ = Variação de temperatura 
 
Repare que o coeficiente γ (gama) é três vezes maior que o α 
(alfa) (coeficiente de dilatação linear). A dilatação volumétrica trata de 
três dimensões, enquanto a linear, de apenas uma. 
1.4.4.10 Dilatação Térmica dos Sólidos 
Há corpos que se dilatam com mais facilidade em decorrência do 
material com que são feitos. Compare quais os materiais têm mais e 
quais têm menos propensão para aumentar de tamanho. 
 
Tabela 4-Tabela de coeficientes de dilatação dos sólidos 
Sólidos 
Coeficientes de 
Dilatação 
Porcelana 3.10-6 
Vidro Comum 8.10-6 
Platina 9.10-6 
Aço 11.10-6 
Concreto 12.10-6 
Ferro 12.10-6 
Ouro 15.10-6 
Cobre 17.10-6 
Prata 19.10-6 
Alumínio 22.10-6 
Zinco 26.10-6 
Chumbo 27.10-6 
 
De acordo com a tabela acima a porcelana é o material que 
menos se dilata quando recebe calor. Por sua vez, o chumbo é o 
material que mais aumenta de volume quando aquecido. 
https://www.todamateria.com.br/dilatacao-volumetrica/
 
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25 
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1.4.4.11 Dilatação Térmica dos Líquidos 
De acordo com a exposição de temperatura, medida em graus 
célsius, a água é o líquido que menos propicia a dilatação, enquanto a 
acetona a que mais se dilata. 
 
Tabela 5-Tabela de coeficientes de dilatação dos líquidos 
Líquidos 
Coeficientes 
de 
Dilatação 
Água 1,3.10-4 
Mercúrio 1,8.10-4 
Glicerina 4,9.10-4 
Álcool 11,2.10-4 
Acetona 14,93.10-4 
 
1.4.5 Teoria do Vapor 
1.4.5.1 O que é vapor? 
Vapor é o gásformado quando a água passa do estado líquido 
para o gasoso. Isto ocorre quando as moléculas de H20, que se mantêm 
juntas no estado líquido através de pontes de hidrogênio, conseguem 
romper estas (i.e. pontes de hidrogênio). 
1.4.5.2 Tipos de Vapor 
Se água for aquecida além do ponto de ebulição, ela se 
transforma em vapor, ou água em estado gasoso. No entanto, nem 
todo vapor é igual. As propriedades do vapor variam gradativamente 
dependendo da pressão e temperatura na qual ele está sujeito. 
Vapor saturado (seco) é produzido quando a água é aquecida até 
o ponto de ebulição (aquecimento sensível) e então vaporizada com 
calor adicional (aquecimento latente). Se este vapor é então aquecido 
acima do ponto de saturação, ele se torna vapor superaquecido 
(aquecimento sensível). 
1.4.5.3 Vapor saturado 
Vapor saturado ocorre em temperaturas e pressões onde o vapor 
(gás) e água (líquido) podem coexistir. Em outras palavras, isto ocorre 
quando a taxa de vaporização da água é igual a taxa de condensação. 
 
 
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26 
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Tabela 6-Propriedades do vapor saturado 
Propriedade Vantagem 
Aquecimento rápido e 
uniforme através de 
transferência do calor 
latente 
Melhorou a qualidade e 
produtividade do produto 
Pressão pode 
controlar temperatura 
Temperatura pode ser 
rapidamente e precisamente 
estabelecida 
Alto coeficiente de 
transferência do calor 
Menor área superficial requerida 
para transferência de calor, 
possibilitando redução no gasto inicial 
do equipamento 
Origina a partir de 
água 
Seguro, limpo e baixo custo 
 
1.4.5.4 Vapor Úmido 
Esta é a forma mais comum do vapor experimentado nas plantas. 
Quando o vapor é gerado usando uma caldeira, este geralmente 
contém umidade vinda de moléculas de água não-vaporizada que 
foram carregadas para dentro do vapor distribuído. Mesmo as melhores 
caldeiras podem descarregar vapor contendo 3% a 5% de umidade. À 
medida em que a água se aproxima do estado saturado e começa a 
vaporizar, parte da água, geralmente em forma de névoa ou gotículas, 
é arrastada com o vapor ascendente. Este é um dos motivos pelo qual 
o separador é instalado em uma linha de vapor. 
1.4.5.5 Vapor superaquecido 
Vapor superaquecido é criado através do aquecimento adicional 
sobre o vapor úmido ou saturado, acima do ponto de vapor saturado. 
Isto produz um vapor que tem temperatura mais alta e densidade mais 
baixa do que um vapor saturado à mesma pressão. 
O vapor superaquecido é usado principalmente em aplicação de 
propulsão/movimento de turbinas e equipamentos propelidos a vapor, 
pelos seguintes motivos: 
 
1. Mantem o nível seco do vapor para o equipamento, onde a 
performance é debilitada pela presença de condensado; 
2. Otimiza a eficiência térmica e capacidade de trabalho; 
3. Não serão gerados condensados dentro do equipamento 
durante o funcionamento normal, minimizando o risco de danos 
por golpes de aríete, erosões ou corrosões. 
 
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27 
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Tabela 7-Desvantagens de uso do vapor superaquecido para aquecimento 
Propriedade Desvantagem 
Baixo coeficiente de 
transferência de calor 
Produtividade reduzida 
Maior área de superfície de 
transferência de calor necessária 
Variação na 
temperatura do vapor 
mesmo em pressão 
constante 
Vapor superaquecido precisa manter 
alta velocidade, senão a temperatura 
cairá à medida que o calor é perdido do 
sistema. 
Calor sensível é usado 
para transferir calor 
Queda de temperatura pode ter um 
impacto negativo sobre a qualidade do 
produto 
Temperatura pode ser 
extremamente alta 
Materiais de construção mais fortes 
podem ser necessários, requerendo um 
alto gasto inicial de equipamento. 
 
1.4.5.6 Tabela de Vapor Saturado 
A tabela de vapor saturado é uma ferramenta indispensável para 
todos engenheiros que estiverem trabalhando com vapor. Ela é 
tipicamente utilizada para determinar a temperatura do vapor saturado 
a partir da pressão do vapor ou vice-versa, pressão a partir da 
temperatura do vapor saturado. 
O dado encontrado na tabela de vapor saturado sempre se refere 
ao vapor em um ponto de saturação particular, também conhecido 
como ponto de ebulição. Este é o ponto onde a água (líquido) e o vapor 
(gás) podem coexistir na mesma temperatura e pressão. 
 
Tabela 8-Relação entre vapor saturado e pressão manométrica 
Pressão 
Manométrica 
(kgf/cm²) 
Temperatura 
(°C) 
Pressão 
Manométrica 
(kgf/cm²) 
Temperatura 
(°C) 
Pressão 
Manométrica 
(kgf/cm²) 
Temperatura 
(°C) 
0,0 99,1 1,8 130,5 6,0 164,2 
0,1 101,8 2,0 132,9 6,5 167,0 
0,2 104,2 2,2 135,1 7,0 169,6 
0,3 106,6 2,4 137,2 7,5 172,1 
0,4 108,7 2,6 139,2 8,0 174,5 
0,5 110,8 2,8 141,1 8,5 176,8 
0,6 112,7 3,0 142,9 9,0 179,0 
0,8 116,3 3,5 147,2 10,0 183,2 
1,0 119,6 4,0 151,1 11,0 187,1 
1,2 122,6 4,5 154,7 12,0 190,7 
1,4 125,5 5,0 158,1 13,0 194,1 
1,6 128,1 5,5 161,2 14,0 197,4 
 
 
 
 
 
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28 
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Tabela 9-Relação entre vapor saturado e pressão absoluta 
Pressão 
absoluta 
(kgf/cm²) 
Temperatura 
(°C) 
 Pressão 
absoluta 
(kgf/cm²) 
Temperatura 
(°C) 
0,01 6,7 8,0 169,6 
0,015 12,7 8,5 172,1 
0,02 17,2 9,0 174,5 
0,025 20,8 9,5 176,8 
0,03 23,8 10 179,0 
0,04 28,6 11 183,2 
0,05 32,5 12 187,1 
0,06 35,8 13 190,7 
0,08 41,2 14 194,1 
0,10 45,4 15 197,4 
0,12 49,1 16 200,4 
0,15 53,6 17 203,4 
0,20 59,7 18 206,1 
0,25 64,6 19 208,8 
0,30 68,7 20 211,4 
0,35 72,2 22 216,2 
0,40 75,4 24 220,8 
0,50 80,9 26 225,0 
0,60 85,5 28 229,0 
0,70 89,5 30 232,8 
0,80 92,9 32 236,3 
0,90 96,2 34 239,8 
1,00 99,1 36 243,0 
1,10 101,8 38 246,2 
1,20 104,2 40 249,2 
1,30 106,6 42 252,1 
1,40 108,7 44 254,9 
1,50 110,8 46 257,6 
1,60 112,7 48 260,2 
1,80 116,3 50 262,7 
2,00 119,6 55 268,7 
2,20 122,6 60 274,3 
2,40 125,5 65 279,5 
2,60 128,1 70 284,5 
2,80 130,5 75 289,2 
3,00 132,9 80 293,6 
3,20 135,1 85 297,9 
3,40 137,2 90 301,9 
3,60 139,2 95 395,8 
3,80 141,1 100 309,5 
4,00 142,9 110 316,6 
4,50 147,2 120 323,2 
5,00 151,1 130 329,3 
5,50 154,7 140 335,1 
6,00 158,1 150 340,6 
6,50 161,2 160 345,7 
7,00 164,2 180 355,3 
 
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29 
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2 EQUIPAMENTOS DE PROCESSO 
2.1 Trocadores de Calor 
Há diversos tipos construtivos de trocadores de calor. Trata-se 
de um equipamento onde ocorre uma troca térmica entre dois fluidos, 
geralmente separados por uma parede. 
As varáveis de processo envolvidas num equipamento de troca 
térmica são muitas e quase sempre interdependentes. As principais 
são as seguintes: 
2.1.1 Natureza e Características dos Fluidos 
As propriedades físicas de maior interesse na troca térmica são 
a condutibilidade térmica, a densidade, a viscosidade e o calor 
específico. 
Além das propriedades físicas citadas, é preciso ter em conta 
características como a corrosividade, a toxidez, a periculosidade, a 
inflamabilidade. 
Vale lembrar que os valores dessas propriedades variam em 
função da temperatura que, por sua vez, se altera ao longo de um 
trocador de calor. Na maioria das vezes, é aceitável como simplificação 
que se adotem os valores das propriedades à temperatura média entre 
a entrada e a saída. 
2.1.2 Temperaturas de Operação 
As temperaturas de entrada e saída de um fluido num trocador 
de calor, chamadas de temperaturas terminais (nos extremos do 
trocador), dependem das exigências do processo. 
2.1.3 Pressões de Operação 
Como o trocador de calor é sempre um equipamento inserido 
numa unidade de processo, as pressões dos fluidos também dependemdo resto do sistema. 
Em alguns casos, porém, as pressões são ditadas pelas 
exigências específicas do processo de troca térmica. Por exemplo, para 
possibilitar a condensação de certos fluidos, a pressão de operação tem 
que ser alta, se se quer usar água como fluido de resfriamento. Ou 
então, no caso de um trocador de calor de placas, a pressão de 
operação não pode ser muito elevada, pela dificuldade de prover uma 
resistência mecânica estrutural às placas e às vedações entre elas. 
Para as situações em que as pressões são muito elevadas, deve-
se consultar normas específicas a respeito. A espessura da parede deve 
ser naturalmente maior e sistemas de segurança adequados precisam 
ser previstos. 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
30 
Material desenvolvido pelo SENAI de Uberlândia - Fábio de Araújo Motta 
2.1.4 Velocidade de Escoamento 
A velocidade de escoamento influi em quatro aspectos 
fundamentais: 
• a eficiência de troca térmica; 
• a perda de carga 
• a erosão e 
• o depósito de sujeira. 
Quanto maior a velocidade de escoamento num trocador de 
calor, maior a intensidade de turbulência criada e melhor deve ser o 
coeficiente de transporte de energia. Consequentemente, a área do 
trocador necessária para uma dada carga térmica será menor. Nesse 
aspecto, é desejável que a velocidade de escoamento seja alta. 
Mas essa turbulência intensa também implica num atrito maior e 
uma perda de carga maior, podendo até ultrapassar valores máximos 
admissíveis. Nesse aspecto, não é desejável uma velocidade de 
escoamento exagerada. 
Portanto, nos projetos de um trocador de calor, objetiva-se 
melhorar a eficiência de troca térmica sem acarretar uma perda de 
carga excessiva. 
Além desses dois pontos, a velocidade de escoamento está ligada 
à erosão e ao depósito de sólidos. Uma velocidade muito pequena 
favorece o depósito de sujeira e a dificuldade da sua remoção. Por 
outro lado, uma velocidade exageradamente alta pode acarretar uma 
erosão intensa; se o fluido é corrosivo ou contém sólidos em 
suspensão, o efeito será mais danoso ainda. Logo, a velocidade de 
escoamento não pode ser nem muito alta nem muito baixa. 
Há, na literatura, faixas de valores práticos, recomendados para 
velocidade de escoamento num trocador de calor. 
2.1.5 Perda de Carga Admissível 
A queda de pressão (ou mais precisamente a variação de energia 
expressa em altura manométrica) entre a entrada e a saída é 
conhecida como a perda de carga num trocador de calor. Para cada 
fluido num dado processo, é estipulado um valor de perda de carga 
máximo ou perda de carga admissível, por várias razões. 
Uma perda de carga excessiva representa um consumo 
operacional de energia elevado, devendo, portanto, ser evitada. Além 
disso, não se deve esquecer que o trocador de calor é sempre um 
equipamento componente de uma unidade de processo. O fluido que 
sai dele, em muitas vezes, vai ainda passar por tubulações e outros 
equipamentos a jusante, com suas respectivas perdas de carga; 
portanto na saída do trocador de calor, o fluido precisa ter ainda uma 
pressão suficiente para vencer as perdas subsequentes. 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
31 
Material desenvolvido pelo SENAI de Uberlândia - Fábio de Araújo Motta 
Conforme já destacado, a perda de carga está intimamente 
associada à velocidade de escoamento. Na literatura, há faixas de 
valores usuais para perdas de carga admissíveis. 
2.1.6 Fator de Sujeira 
O depósito de materiais indesejáveis na superfície de um 
trocador de calor aumenta a resistência à transferência de energia, 
diminuindo a eficiência de troca térmica e pode obstruir a passagem 
do fluido, aumentando a sua perda de carga. 
O processo de formação do depósito é em geral complexo. Pode 
ser devido à sedimentação, à polimerização, à cristalização, ao 
coqueamento, à corrosão, ou a causas de natureza orgânica (como 
algas). Esses mecanismos podem ocorrer independente ou 
paralelamente. 
A taxa de depósito é afetada pelas condições de processo do 
trocador tais como a natureza dos fluidos, a velocidade de escoamento, 
as temperaturas dos fluidos, a temperatura na parede, o material de 
construção do equipamento, o grau de acabamento da superfície como 
a rugosidade ou tipo de revestimento interno. 
2.1.7 Localização dos Fluidos 
Para um trocador de calor do tipo casco-tubos, por exemplo, uma 
das decisões importantes a ser tomada no início do projeto é definir 
qual dos fluidos deve circular pelo lado interno (feixe tubular) e qual 
pelo lado externo (casco). Uma localização malfeita implica num 
projeto não otimizado e numa operação com problemas frequentes. 
Os aspectos básicos levados em consideração referem-se à 
limpeza do equipamento, à manutenção, a problemas decorrentes de 
vazamento e à eficiência de troca térmica. 
Para decidir a localização dos fluidos, deve-se considerar: 
(a) Fluido com maior tendência de incrustação; 
(b) Fluido corrosivo; 
(c) Fluido com temperatura ou pressão muito elevadas; 
(d) Fluido com menor velocidade de escoamento; 
(e) Fluido mais viscoso; 
(f) Fluidos letais e tóxicos; 
(g) Fluido com diferença, entre temperaturas terminais, elevada. 
Uma prioridade que serve de orientação é dada pela seguinte 
relação, onde o fluido de posição anterior é em geral alocado nos tubos: 
Água de resfriamento; 
Fluido corrosivo ou fluido com alta tendência de incrustação; 
Fluido menos viscoso; 
Fluido de temperatura e pressão elevadas; 
Fluido de maior vazão. 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
32 
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2.1.8 Classificação de trocadores de calor 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 15-Trocador de calor de contato direto 
 
 
 
classificação dos trocadores de calor
De acordo com 
os processos 
de tranferência
Contato direto
contato 
indireto
Transferencia 
direta
Tipo 
armazenamento
De acordo com 
o tipo de 
construção
Tubular
carcaça e tubo tubo duplo serpentina
tipo placa
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
33 
Material desenvolvido pelo SENAI de Uberlândia - Fábio de Araújo Motta 
 
 
Figura 16-Trocador de calor de transferência direta 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 17-Trocador de calor carcaça e tubos (transferência direta) 
 
 
 
 
 
 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
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Figura 18-Trocador de armazenamento 
 
 
 
 
 
 
Figura 19-Trocador de calor tubo duplo 
 
 
 
 
 
 
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Figura 20-Trocador de calor de serpentina 
 
 
 
 
Figura 21-Trocador de calor tipo placa 
 
 
 
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Figura 22-Condensador evaporativo 
 
 
2.2 Tubulações industriais 
2.2.1 Definição 
Chama-se de tubulação ao Conjunto de tubos e seus acessórios. 
A necessidade da existência das tubulações decorre 
principalmente do fato de o ponto de geração ou armazenamento dos 
fluidos estar distante do ponto de utilização. 
Aplicações: 
Utiliza-se tubulações para o transporte de todos os materiais 
capazes de escoar, tais como: 
➢ vapor para força e/ou para aquecimento; 
➢ água potável ou de processos industriais; 
➢ óleos combustíveis ou lubrificantes; 
➢ ar comprimido; 
➢ gases e/ou líquidos industriais; 
➢ materiais pastosos e 
➢ particulados sólidos em suspensão. 
2.2.2 Custo 
Em indústrias de processamento, indústrias químicas, refinarias 
de petróleo, indústrias petroquímicas, boa parte das indústrias 
alimentícias e farmacêuticas, o custo das tubulações pode representar, 
em média: 
✓ 50% do custo total da montagem de todos os equipamentos; 
✓ 25% do custo total da instalação industrial; 
✓ 20%do custo total do projeto da indústria. 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
37 
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2.2.3 Instalação 
2.2.3.1 Tubulação de Admissão 
Numa instalação nova é recomendável lavar a tubulação de 
admissão antes de conectá-la à bomba. 
Com exceção do desalinhamento, a maioria das instalações 
envolvendo uma única bomba centrífuga apresenta possíveis falhas na 
tubulação de admissão. Por isso é importante a sua correta instalação. 
O diâmetro da tubulação de admissão, que deverá ser tão curta 
quanto possível. Caso isso não seja possível, o diâmetro deverá ser 
aumentado. Bolsas de ar e pontos altos na linha de admissão causam 
problemas. 
2.2.3.2 Tubulação de Descarga (Recalque) 
Esta deverá ser também tão curta e isenta de curvas quanto 
possível para evitar as perdas de carga. Válvulas de retenção e 
registros deverão ser colocados próximos a bomba. 
 
 
Figura 23-Instalação típica 
 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
38 
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2.3 Válvulas e acessórios de tubulação 
As válvulas são dispositivos destinados a estabelecer, controlar 
e interromper o fluxo em uma tubulação. São os acessórios mais 
importantes existentes nas tubulações, e que por isso devem merecer 
o maior cuidado na sua especificação, escolha e localização. 
Em qualquer instalação deve haver sempre o menor número 
possível de válvulas, compatível com o funcionamento da mesma, 
porque as válvulas são peças caras, onde sempre há possibilidade de 
vazamentos (em juntas, gaxetas etc.) e que introduzem perdas de 
carga, às vezes de grande valor. As válvulas são, entretanto, peças 
indispensáveis, sem as quais as tubulações seriam inteiramente 
inúteis. Por esse motivo, o desenvolvimento das válvulas é tão antigo 
quanto o das próprias tubulações; a Figura abaixo mostra, por 
exemplo, alguns tipos de válvulas projetadas no Séc. XV por Leonardo 
da Vinci. 
 
Figura 24-Tipos de válvulas século XV 
 
As válvulas representam, em média, cerca de 8% do custo total 
de uma instalação de processamento. A localização das válvulas deve 
ser estudada com cuidado, para que a manobra e a manutenção das 
mesmas sejam fáceis, e para que as válvulas possam ser realmente 
úteis. 
2.3.1 Classificação das Válvulas 
Existe uma grande variedade de tipos de válvulas, algumas para 
uso geral, e outras para finalidades específicas. São os seguintes os 
tipos mais importantes de válvulas: 
 
Válvulas de Bloqueio (block-valves) 
Válvulas de Regulagem (throttling valves) 
Válvulas que Permitem o Fluxo em Um só Sentido 
Válvulas que Controlam a Pressão de Montante 
Válvulas que Controlam a Pressão de Jusante 
 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
39 
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2.3.1.1 Válvulas de Bloqueio (block-valves) 
 
 
• Válvulas de gaveta (gate valves). 
 
 
 
 
 
• Válvulas macho (plug, cock valves). 
 
 
 
 
 
• Válvulas de esfera (ball valves). 
 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
40 
Material desenvolvido pelo SENAI de Uberlândia - Fábio de Araújo Motta 
 
• Válvulas de comporta (slide, blast valves). 
 
 
 
Denominam-se válvulas de bloqueio as válvulas que se destinam 
primordialmente a apenas estabelecer ou interromper o fluxo, isto é, 
que só devem funcionar completamente abertas ou completamente 
fechadas. As válvulas de bloqueio costumam ser sempre do mesmo 
diâmetro nominal da tubulação, e têm uma abertura de passagem de 
fluido com secção transversal comparável com a da própria tubulação. 
2.3.1.2 Válvulas de Regulagem (throttling valves) 
• Válvulas globo (globe valves). 
 
 
 
 
• Válvulas de agulha (needle valves). 
 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
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• Válvulas de controle (control valves). 
 
 
 
 
 
 
• Válvulas borboleta (butterfly valves). 
 
 
 
 
 
 
• Válvulas de diafragma (diaphragm valves). 
 
 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
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Válvulas de regulagem são as destinadas especificamente para 
controlar o fluxo, podendo por isso trabalhar em qualquer posição de 
fechamento parcial. Essas válvulas são as vezes, por motivo de 
economia, de diâmetro nominal menor do que a tubulação. As Válvulas 
borboleta e de diafragma, embora sejam especificamente válvulas de 
regulagem, também podem trabalhar como válvulas de bloqueio. 
 
2.3.1.3 Válvulas que Permitem o Fluxo em Um só Sentido 
 
• Válvulas de retenção (check valves). 
 
 
 
 
 
 
 
• Válvulas de retenção e fechamento (stop-check valves). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
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• Válvulas de pé (foot valves). 
 
 
 
 
 
2.3.1.4 Válvulas que Controlam a Pressão de Montante 
 
• Válvulas de segurança e de alívio (safety, relif valves). 
 
 
 
 
 
 
 
• Válvulas de contrapressão (back-pressure valves). 
 
 
 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
44 
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2.3.1.5 Válvulas que Controlam a Pressão de Jusante 
• Válvulas redutoras e reguladoras de pressão. 
 
 
 
 
2.3.2 Acessórios de Tubulação 
Classificação dos Acessórios de Tubulação 
Podemos dar a seguinte classificação de acordo com as 
finalidades e tipos dos principais acessórios de tubulação: 
2.3.2.1 Finalidades e Tipos 
 
1. Fazer mudanças de 
direção em tubulação: 
Curvas de raio longo 
Curvas de raio curto 
Curvas de redução 
Joelhos (elbows) 
Joelhos de redução de 
22 ½º 45º, 90º e 180º 
 
2. Fazer derivações em 
tubulações: 
Tês normais (de 90º) 
Tês de 45º 
Tês de redução 
Peças em “Y” 
Cruzetas (crosses) 
Cruzetas de redução 
Selas (saddles) 
Colares (sockolets, 
Weldolets etc) 
Anéis de reforço 
 
3. Fazer mudanças de 
diâmetro em 
tubulações: 
Reduções concêntricas 
Reduções excêntricas 
Reduções bucha 
 
4. Fazer ligações de 
tubos entre si: 
Luvas (couplings) 
Uniões Flanges 
Niples 
Virolas (para uso com 
flanges soltos) 
 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
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2.4 Purgadores 
Purgador é um dispositivo que libera automaticamente 
condensado, sem perder vapor. 
Eliminar de forma eficiente o ar, remover o condensado sem 
perder vapor, com eficiência térmica e confiabilidade, são as 
características de um bom purgador. 
 
 
Figura 25-Purgadores - tipos de acionamento 
 
2.4.1 Purgador Mecânico de Boia 
Existem dois projetos básicos usados para purgador de boia: Boia 
com alavanca e Boia livre. 
 
 
 
Figura 26-Purgador tipo boia livre(funcionamento) 
 
 
 
 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
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Figura 27–Purgador tipo boia com alavanca (Funcionamento) 
 
No início do processo, o elemento eliminador de ar termostático 
permite a passagem do ar. Sem ele, o purgador ficaria travado pela 
presença do ar. 
O condensado alcança o purgador, levanta a boia, e o mecanismo 
abre a válvula principal (sede). O condensado quente fecha o elemento 
eliminador de ar. O condensado é descarregado à temperatura do 
vapor saturado. 
Quando o vapor chega, a boia desce e fecha a válvula principal 
(sede). Esta válvula principal (sede) está sempre abaixo do nível da 
água, prevenindo contra o escape de vapor vivo. 
 
 
Figura 28–Purgador de boia- Exemplo 
de aplicação 01 
 
 
 
 
Figura 29-purgador de boia-Exemplo 
de aplicação 02 
 
2.4.1.1 Principais Características do purgador de boia 
Proporcionama descarga contínua do condensado na mesma 
temperatura do vapor, sendo ideais para aplicações onde haja a 
necessidade da imediata eliminação do condensado; 
São os únicos que possibilitam a eliminação do vapor preso, 
desde que dotados da válvula tipo SLR; 
Bateria de 
Aquecedores 
de ar
Drenagens com 
Purgadores de 
Bóia
Drenagem com 
Purgador de Bóia
Vaso 
Encamisado
Produto
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
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São bons eliminadores de ar, desde que providos com elemento 
próprio. Absorvem muito bem quaisquer variações de pressão e/ou 
vazão; 
Podem sofrer danos por golpes de aríete e por condensado 
corrosivo. 
2.4.2 Purgador Mecânico de balde invertido 
Por suas características, são os purgadores mais recomendados 
para a remoção de condensado em equipamentos de áreas com risco 
de contaminação interna e externa e em linhas de vapor com presença 
continua de golpes de aríete. 
2.4.2.1 Principais Características do purgador de balde 
invertido 
Atendem altas pressões; 
São muito resistentes a golpes de aríete e a condensado 
corrosivo; 
Eliminam o ar de forma lenta; 
Necessitam de um selo d’água para operar; 
Necessitam de válvula de retenção na entrada para se evitar a 
perda do selo d’água, em função de eventuais variações de pressão. 
2.4.2.2 Funcionamento 
 
Figura 30–Purgador de balde invertido-Funcionamento 
 
O condensado entra no purgador e forma o selo d´água no seu 
interior. O peso do balde mantém a sede aberta. O condensado flui ao 
redor do balde até ser eliminado do purgador; 
O vapor entra por baixo do balde, elevando-o. Isso faz com que 
o mecanismo com obturador também suba, fechando a sede; 
O vapor enclausurado condensa e um pouco do vapor escapa 
através do orifício do balde. O peso do balde vai puxar o mecanismo 
do obturador para baixo, abrindo a sede e repetindo o ciclo. 
O pequeno orifício de escape do balde elimina o ar para o topo 
do purgador vagarosamente. 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
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Material desenvolvido pelo SENAI de Uberlândia - Fábio de Araújo Motta 
 
 
Figura 31–Purgador de balde invertido-instalação típica 
2.4.3 Purgadores Termodinâmicos 
Purgadores de vapor do tipo termodinâmico são valorizados pelo 
seu tamanho compacto e versatilidade sobre a larga faixa de pressão. 
Existem duas categorias básicas de purgadores de vapor 
termodinâmico: termodinâmico do tipo disco e termodinâmico do tipo 
impulso. 
 
Figura 32–Purgador termodinâmico-tipos 
 
Em purgadores do tipo disco, a válvula abre e fecha conforme as 
mudanças das forças que agem sobre a válvula plana em forma de 
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
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Material desenvolvido pelo SENAI de Uberlândia - Fábio de Araújo Motta 
disco e em purgadores do tipo impulso, o movimento do pistão controla 
o fluxo. O vapor pode ser ajustado para aumentar ou limitar a vazão. 
Os dois tipos de purgadores termodinâmicos, disco e impulso, 
descarregam o condensado de forma intermitente. 
2.4.3.1 Funcionamento 
 
Figura 33-Purgador termodinâmico-Funcionamento 
 
1-No início, a pressão de entrada atua na parte inferior do disco, 
elevando este e permitindo a descarga do ar e do condensado que 
chegam; 
2-Quando o fluxo de condensado quente passa pela câmara de 
controle sua pressão cai, produzindo vapor flash. A alta velocidade do 
vapor flash cria uma zona de baixa pressão na parte inferior do disco, 
puxando-o e fechando a sede; 
3-Simultaneamente o vapor flash pressuriza a parte superior do 
disco, empurrando este para baixo. O disco assenta na sede, mantendo 
a câmara superior pressurizada; 
4-O vapor flash acima do disco condensa, devido à troca térmica 
com a tampa do purgador, liberando o disco para a passagem do 
condensado que chega, reiniciando o ciclo de funcionamento. 
2.4.3.2 Principais Características - purgador termodinâmico 
Não necessitam de ajustes em função das variações de pressão; 
São muito compactos e possuem grandes capacidades de 
descarga em comparação ao seu tamanho; 
Admitem altas pressões; 
Não sofrem danos por golpes de aríete e condensado corrosivo; 
São de fácil manutenção; 
Podem operar em qualquer posição (preferencialmente na 
horizontal, em função do desgaste do disco); 
Não admitem contrapressões ou pressões diferenciais baixas; 
Eliminam o ar, desde que a pressão no início do processo se eleve 
lentamente; 
Possuem uma ISOTAMPA, para evitar que ocorra uma rápida 
condensação do vapor flash contido na câmara de controle. Sem ela o 
purgador promove aberturas e fechamentos em curtos espaços de 
tempo, causando perda de vapor e desgaste prematuro; 
Descarregam o condensado de forma intermitente; 
1 2
3 4
1 2
3 4
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
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Material desenvolvido pelo SENAI de Uberlândia - Fábio de Araújo Motta 
Não atendem bem grandes variações de pressão e vazão de 
condensado. 
2.4.4 Purgador Termostático de Pressão Balanceada 
Também conhecidos como “Purgadores de controle de 
temperatura”, ou, “Purgadores de pressão equilibrada”, seu princípio 
operacional baseia-se na diferença da temperatura do vapor e do 
condensado. 
2.4.4.1 Principais características do Purgador Termostático 
de Pressão Balanceada 
Permitem ajustes para descarregar condensado a baixas 
temperaturas (aproveitamento do calor sensível); 
São excelentes eliminadores de ar; 
São muito resistentes a golpes de aríete e a vibrações; 
Não absorvem grandes variações de pressão, em função de sua 
forma construtiva; 
Possuem baixa resistência quando da presença de condensado 
corrosivo; 
Descarregam condensado a temperaturas abaixo de 100C, 
possibilitando alagamentos. Não devem ser aplicados em drenagem de 
sistemas onde se requeira eliminação imediata do condensado. 
2.4.4.2 Funcionamento 
 
Figura 34–Purgador de pressão balanceada-Funcionamento 
 
1-No início do processo, o ar frio e o condensado entram no 
purgador e são descarregados livremente porque a cápsula também 
está fria e a válvula aberta. 
2-Quando o condensado se aproxima da temperatura do vapor a 
cápsula vai aquecendo. O líquido da cápsula evapora, causando uma 
pressurização interna que atua sobre o diafragma, empurrando a 
válvula contra a sede, antes de ocorrer perda de vapor. 
3-O condensado esfria. A pressão de vapor no interior da cápsula 
diminui e a válvula começa a abrir. O condensado é descarregado e o 
ciclo se repete. 
1 2 3
 
SEGURANÇA NA OPERAÇÃO DE UNIDADES DE PROCESSO 
 
 
51 
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2.4.5 Purgador Termostático Bimetálico 
2.4.5.1 Principais Características 
Possuem grandes capacidades de descarga comparados com seu 
tamanho; 
São excelentes eliminadores de ar; 
São muito resistentes a golpes de aríete; 
Podem ser projetados para resistir a ação de condensado 
corrosivo; 
Podem trabalhar em altas pressões e com vapor superaquecido; 
O obturador localizado na saída serve como retenção ao fluxo 
inverso; 
São de fácil manutenção; 
Não respondem rapidamente às variações de pressão; 
Descarregam o condensado abaixo da temperatura de saturação, 
não sendo viável sua instalação em sistemas onde se necessita uma 
rápida drenagem do condensado. 
2.4.5.2 Funcionamento 
 
 
Figura 35–Purgador bimetálico-Funcionamento 
1-No início, o elemento bimetálico está relaxado, e a válvula está 
aberta. O condensado frio e o ar são eliminados. 
2-O fluxo de condensado quente através do purgador aquece o 
elemento, que vai puxando a válvula contra a sede. 
3-Quando a temperatura do condensado descarregado se 
aproxima da temperatura do vapor, o elemento fecha a válvula. 
O novo condensado chega, relaxa o elemento e permite a 
abertura da válvula, repetindo o ciclo. 
2.5 Máquinas hidráulicas 
As máquinas hidráulicas podem ser de duas classes: 
Máquinas Motrizes: são aquelas que retiram