Slide Aula Processos Químicos 2

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Prof. Marcos Baroncini Proença
Princípios dos Processos
Químicos Industriais
Aula 2
Conversa Inicial
Nesta aula 2 serão apresentados os 
Equipamentos e Instalações Industriais, 
abordaremos Válvulas, Bombas, Ventiladores, 
Transportadores e Trocadores de Calor
Assim, ao final desta aula o discente 
terá visto conceitos introdutórios a 
estes componentes de instalações 
industriais que lhe permitirão, com o 
futuro aprofundamento, desenvolver 
competências e habilidades necessárias para 
a gestão de plantas de indústria química
Válvulas
Válvula é todo dispositivo destinado a 
controlar o fluxo de um fluido, sendo que 
normalmente está localizado em tubulações, 
em vasos e em reatores. Sobre o mecanismo 
de operação, temos válvulas de operação 
manual, de operação motorizada 
(pneumática, hidráulica e elétrica) 
e de operação automática (sistema de 
molas ou por diferença de pressão)
Definição e tipos
Temos diversos tipos de válvulas, divididas 
em quatro categorias, que são válvulas de 
bloqueio, válvulas de regulagem, válvulas 
de fluxo em um só sentido e válvulas de 
controle de pressão
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São válvulas que apenas liberam ou 
interrompem o fluxo, trabalhando 
completamente abertas ou 
completamente fechadas
São do mesmo diâmetro das tubulações 
Válvulas de gaveta, válvulas de macho e 
válvulas de esfera
Válvulas de bloqueio As válvulas de gaveta são utilizadas em 
tubulações de fluidos líquidos em geral, 
desde que não sejam corrosivos
Também devem ser isentos 
de resíduos que possam 
deixar sedimentos
Tem fechamento lento o 
que evita golpes de aríete
Não garantem estanqueidade
crédito: JEFFERSON SCHNAIDER
Válvulas de macho são 
válvulas que permitem 
diferentes estágios de 
escoamento, sendo usadas 
de bloqueio de gases a 
qualquer pressão e líquidos a 
pressão baixa, sendo bastante 
usado em tubulações para 
líquidos contendo sólidos em 
suspensão 
Válvulas de macho
crédito: JEFFERSON SCHNAIDER
Tipo mais usado
Válvula esfera – vem substituindo as 
válvulas de gaveta, principalmente pela 
sua melhor vedação e pela menor perda 
de carga que provoca na linha de fluxo do 
fluido
São válvulas que permitem estabelecer o 
fluxo de escoamento de fluidos, com 
operação, em sua grande maioria, 
motorizada
Deste tipo de válvulas se destacam a 
válvula de globo e a válvula de agulha
Válvulas de regulagem
Válvulas de globo também permitem vários 
estágios de escoamento, sendo recomendadas 
para controle do escoamento de vapores e 
outros fluidos em elevada temperatura
Também é usada 
para linhas de ar 
e gases, podendo 
também ser 
angulares ou 
em “Y”
Válvula de globo
PORCA DE APERTO
GAXETAS
HASTE COM ROSCA
TAMPÃO
VOLANTE
SOBREPOSTA
HASTE COM ROSCA
CASTELO
APARAFUSADO
TAMPÃO
SEDE
SENTIDO
DE FLUXO
TRAJETÓRIA
DE SAÍDA
TAMPÃO
SEDE
crédito: JEFFERSON SCHNAIDER
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As válvulas de agulha 
apresentam como diferencial o 
tampão – que é a região de 
bloqueio do fluxo de fluidos –
ser na forma cônica (agulha), o 
que permite um controle 
bastante apurado do fluxo
São válvulas de precisão 
usadas para regulagens finas 
de vazão de líquidos e gases
Válvulas de agulha
crédito: JEFFERSON SCHNAIDER
As válvulas de fluxo em um só sentido são 
válvulas de operação automática que 
estabelecem o fluxo dos fluidos em 
apenas um sentido
Funcionam, em sua grande maioria, por 
diferença de pressão provocada pelo 
próprio escoamento do fluido
Os dois principais tipos destas válvulas são as 
válvulas em portinhola e as válvulas pistão
Válvulas de retenção
É o tipo de válvula de 
retenção mais usado, 
caracterizando-se por 
possuir no tampão uma 
portinhola articulada por 
um pino, que fecha por 
gravidade, impedindo que 
o fluido que passou por 
ela retorne
Válvula de portinhola 
crédito: JEFFERSON SCHNAIDER
Apresentam seu fechamento por um 
tampão semelhante a um pistão 
automotivo, ligado a um pino
Este tampão é mantido aberto em 
função da pressão positiva que o 
fluido exerce em sua base, pelo 
seu sentido de escoamento
Assim, se o fluido mudar o 
sentido, haverá uma pressão 
negativa que levará ao seu 
fechamento
Válvulas de pistão 
L
Fluxo
Construção
Padrão
crédito: JEFFERSON SCHNAIDER
Bombas
Bombas são máquinas de fluxo de 
deslocamento positivo ou dinâmicas, 
voltadas a escoamento líquido ou pastoso
Definição
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Apresentam como caraterística um elemento 
rotativo ou de compressão, acionado por uma 
fonte de energia externa, como motor, que 
aumenta o fluxo de escoamento de um fluido 
pelo aumento da sua energia cinética
Em seguida, há uma diminuição do fluxo, 
com consequente aumento da pressão, 
completando um estágio da bomba
As bombas normalmente apresentam vários 
estágios em função do escoamento pretendido
Características e tipos
Podemos classificar as bombas em dois 
principais tipos:
Bombas de deslocamento positivo
Bombas centrífugas
São as bombas pistão e as 
bombas diafragma
Nas bombas pistão o 
processo de bombeamento 
ocorre em duas etapas
Bombas de deslocamento positivo 
crédito: JEFFERSON SCHNAIDER
Na primeira, o pistão se desloca no 
sentido da parede anterior gerando 
uma pressão negativa que faz com 
que a válvula de admissão do fluido 
se abra e inunde a parte interna da 
carcaça da bomba
Posteriormente, o pistão se desloca 
para a parede posterior da carcaça, 
elevando a pressão e fazendo com que 
a válvula de descarga se abra e o fluido 
pressurizado saia e escoe na tubulação
A bomba diafragma tem 
o mesmo princípio de 
funcionamento da bomba 
pistão, sendo que agora o 
movimento é feito por um 
par de diafragmas, que 
são elementos flexíveis 
normalmente de borracha 
ou de um plástico flexível crédito: JEFFERSON SCHNAIDER
Trabalham em fluxo contínuo, sendo que o 
líquido é admitido para o interior da bomba 
por ação de uma pressão negativa gerada no 
centro da bomba pela ação de um elemento 
rotativo que gira rapidamente dentro da 
carcaça
Bombas centrífugas 
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Este mesmo elemento rotativo irá gerar 
uma região de alta pressão nas paredes 
da bomba, fazendo com que o fluido escoe 
pressurizado na tubulação
Assim, a energia cinética gerada pelo rotor 
se converte em pressão na saída do fluido 
da carcaça. Este tipo de bomba opera para 
grandes vazões e a pressões moderadas
Os dois tipos principais destas bombas são 
as bombas radiais e as bombas Francis
Nas bombas radiais a energia 
cinética é originada devido a 
velocidade de giro do rotor, 
conferindo então energia 
cinética ao fluido
Esta energia se transforma 
em pressão e o fluido segue 
seu fluxo pela tubulação
Bombas radiais 
crédito: JEFFERSON SCHNAIDER
Funcionam com o mesmo 
princípio das bombas 
radiais
Porém, os rotores 
possuem palhetas e 
curvaturas em dois 
planos, o que aumenta 
a energia transferida
Bombas Francis 
crédito: JEFFERSON SCHNAIDER
Pela energia cinética que gera, também é 
considerada como uma turbina
Como máquina de fluxo, é usada em Usinas 
Hidrelétricas e PCHs, recebendo energia da 
queda de água e transformando em energia 
cinética que será convertida em energia 
elétrica
Premissas
Primeiro deve ter corretas informações 
sobre as características dos sistemas 
de tubulação, como os diâmetros das 
tubulações e acessórios, perda de carga 
durante o fluxo do fluido na tubulação, 
além das alturas estáticas, tanto da 
sucção quanto da descarga
Seleção de bombas Depois deve conhecer as caraterísticas do 
processo, como qual vazão que deve ser 
usada e se esta vazão sofrerá alterações, 
pressão do ponto inicial de sucção e 
pressão no ponto final de descarga
Deve então conhecer as propriedades 
físicas e químicas do fluido na 
temperatura do processo, principalmente 
sua viscosidade, pressão de vapor, se é 
corrosivo e se tem partículas sólidas em 
suspensão
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Com essas características, 
primeiro definirá o tipo de 
bomba que usará
Depois entrará em contato 
com fornecedores do tipo 
de bomba escolhida e, 
por gráficos de vazão (Q), 
por altura equivalente 
em função da perda de 
carga da linha (H), que 
fornecem nos catálogosdos produtos selecionar 
a bomba mais adequada
FONTE: https://pt.slideshare.net/
benepiscinas/catlogo-de-bombas-jacuzzi
Ventiladores
Ventiladores também são máquinas de fluxo, 
ou seja, são máquinas de fluxo motoras que 
realizam trabalho em um fluido, transferindo 
energia através da ação de um rotor, sendo 
que os fluidos nos quais realizam trabalho 
são o ar ou os gases
Seu funcionamento é bastante semelhante 
ao das bombas centrífugas
Definição
Ventiladores apresentam como caraterística 
terem um elemento rotativo, acionado por 
uma fonte de energia externa, como motor, 
que aumenta o fluxo de escoamento de um 
fluido pelo aumento da sua energia cinética
Assim como as bombas centrífugas, podem 
ser classificados em função do rotor
Com relação ao rotor, se classificam em 
ventiladores radiais e axiais
Características e classificação
Tem os rotores compostos de um disco 
central no qual as pás são presas
Nos ventiladores axiais o ar entra e sai 
na direção paralela ao eixo do rotor 
Dois tipos
Axial propulsor
Tubo-axial
Ventiladores Axiais 
O ventilador axial propulsor 
é o mais popular dos tipos 
de ventiladores por ser 
também de uso doméstico, 
na circulação de ar 
ambiente, mas é usado 
também em radiadores
crédito: JEFFERSON SCHNAIDER
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O ventilador tubo-axial é 
aquele no qual o rotor do 
ventilador é colocado no 
interior de um tubo, 
em dutos de aeração, 
movimentando médio 
volume de ar a baixa 
pressão hidrostática
crédito: JEFFERSON SCHNAIDER
Bastante semelhantes à seleção de bombas, 
com algumas diferenças pontuais
Primeiro deve ter corretas informações sobre as 
características dos sistemas de tubulação, como 
os diâmetros das tubulações e acessórios, sendo 
que, ao invés da perda de carga deverá levantar 
a pressão total da instalação 
Deve então levantar a viscosidade do gás 
de trabalho, que na grande maioria das 
aplicações é o ar
Seleção de ventiladores
Depois entrará em contato 
com fornecedores do tipo 
de ventilador escolhido e, 
por gráficos de vazão (Q) 
por pressão total da 
linha, normalmente em 
milímetros de coluna de 
água (mmca), que são 
fornecidos nos catálogos 
dos produtos, selecionar 
o ventilador mais 
adequado fonte: Termodin http://www.termodin.com.br/downloads/
produtos/catalogos/Catalogo%20Geral%20Sirocco%200115.pdf
Transportadores
São máquinas e equipamentos usados 
para deslocamentos de materiais dentro 
das linhas de produção, visando garantir o 
fluxo produtivo
Podem ser intermitentes ou contínuos, de 
acordo com as necessidades de produção
Definição
O transportador contínuo não motorizado é o 
mais antigo tipo de transportador, tendo como 
princípio de funcionamento o uso da inércia ou 
da gravidade para movimentar os materiais
Seu uso mais comum é em linhas de montagem 
onde um funcionário realiza sua tarefa e em 
seguida empurra o material para a próxima 
estação de trabalho
Pode ser de rodízio ou de rolete
Transportador contínuo não motorizado
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No transportador contínuo 
de rodízio é necessária pouca 
energia para girar os pequenos 
rodízios, que rodam de forma 
independente, o que o qualifica 
para as seções curvas de uma 
linha de transportadores 
contínuos
Transportador não motorizado de rodízio
crédito: JEFFERSON SCHNAIDER
Vem sendo usado para 
as mesmas funções do 
transportador de rodízio, 
pois possui uma superfície 
de trabalho e uma melhor 
redução da inércia que o 
de rodízio
Transportador contínuo
não motorizado de roletes 
crédito: JEFFERSON SCHNAIDER
Tem como princípio o de ter motor e polia 
ligados ao elemento transportador para 
movimentar os materiais
Os três tipos de transportadores contínuos 
que dominam o mercado são o de correia, 
as esteiras e os de roletes motorizados
Transportador contínuo motorizado 
Um motor aciona uma polia ligado à correia 
que irá se movimentar e transportar o 
material
Para dar suporte ao material que será 
transportado, na parte inferior do 
transportador tem uma base 
deslizante de roletes não 
motorizados ou uma 
chapa de metal
Transportador contínuo de correia
crédito: 
JEFFERSON
SCHNAIDER
É um tipo de transportador 
por correia, onde, ao invés 
de ter na parte inferior 
roletes não motorizados ou 
chapa de metal, o suporte 
ao material transportado é 
dado por uma lona de 
borracha abaixo da qual 
ficam pinos guia para dar 
sustentação
Esteira transportadora
crédito: JEFFERSON SCHNAIDER
O mais comum é aquele 
que possui um eixo de 
transmissão, que passa por 
baixo da base dos roletes
Estes roletes são 
ligados ao eixo por anéis 
“o-rings”, de modo que, 
quando o motor gira o 
eixo, este gira os roletes
Transportadores de rolete motorizados 
crédito: 
JEFFERSON
SCHNAIDER
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Outro tipo que está substituindo o anterior é 
o transportador contínuo de roletes acionado 
por corrente, no qual uma corrente de metal 
revestida com um amortecimento de 
borracha ou de plástico corre por baixo da 
base dos roletes, de forma que, quando o 
motor movimenta a corrente, ela movimenta 
os roletes
JIT ou Just in Time
É uma ferramenta de organização da produção 
que visa eliminar o acúmulo de recursos no 
estoque ou na linha de produção, aumentando 
a produtividade da planta industrial 
Kanban
É uma ferramenta de controle do fluxo de 
produção atrelada ao JIT, que usa cartões 
coloridos em um quadro para que se visualize 
onde o recurso está e como cada unidade 
produtiva está se comportando
Ferramentas complementares para o PPCP 
Trocadores de Calor 
Qualquer equipamento cuja finalidade seja 
promover a transferência de calor de um fluido 
para outro, sem que haja contato direto entre 
estes fluidos é chamado de trocadores de calor
Eles estão presentes nas indústrias, 
principalmente no setor de utilidades, 
e para a cogeração de energia
Os principais tipos são os de placas paralelas, os 
trocadores de calor tubulares e os trocadores de 
calor do tipo tubo-carcaça
Definição
São formados por placas 
paralelas separadas por 
gaxetas
Nestes trocadores, os 
fluidos escoam por 
estreitos canais, de tal 
forma que o fluido quente 
e o fluido frio fluirão pelas 
duas faces das placas
Trocador de calor de placa paralela
crédito: JEFFERSON SCHNAIDER
Assim, trocarão calor por meio de finas 
chapas metálicas
Estes trocadores são usados na 
pasteurização de laticínios, sucos e 
cervejas e também na esterilização de 
meios de cultura, indústria farmacêutica
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O trocador tubular, também 
chamado de tubo duplo, é 
formado por dois tubos 
concêntricos
Um dos fluidos escoa pelo tubo 
interno e o outro pela região 
entre a parede externa do tubo 
interno e a parede interna do 
tubo externo, em corrente 
paralela ou em contracorrente
Trocador de calor tubular
crédito: JEFFERSON SCHNAIDER
É usado em aplicações de pequenas 
capacidades, pois para maiores trocas 
térmicas teria de ter um comprimento 
muito extenso
O trocador de calor de tubo-carcaça formado 
por um casco (carcaça), dentro do qual 
estarão dispostos ou um feixe de tubos ou 
uma serpentina
Um dos fluidos passa por dentro dos tubos 
que compõem o feixe ou a serpentina, e o 
outro pelo espaço entre a parede externa 
dos tubos e a parede interna da carcaça
Trocadores de calor tubo-carcaça Existe uma variedade de construções 
diferentes destes trocadores, que são os 
mais usados para quaisquer capacidades 
e condições operacionais
crédito: JEFFERSON SCHNAIDER