1ª Apostila de Operações Unitárias

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Apostila 
 
Introdução 
 
as 
 
Operações Unitárias I 
 
 
 
Compilada por: Thomas Dirani Senna Calabrese 
 
 
Volume I 
 2 
Índice 
 
 
CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO ÀS OPERAÇÕES UNITÁRIAS..................................................................... 3 
 
CAPÍTULO 2 - INTRODUÇÃO AOS METODOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS.................................. 6 
 
CAPÍTULO 3 - ARMAZENAMENTO.............................................................................................................. 12 
 
CAPÍTULO 4 - TRANSPORTE DE SÓLIDOS................................................................................................. 19 
 
CAPÍTULO 5 - TRANSPORTE DE LÍQUIDOS............................................................................................... 30 
 
CAPÍTULO 6 - EXTRAÇÃO............................................................................................................................. 50 
 
CAPÍTULO 7 - CONVERSÃO DE UNIDADES.............................................................................................. 56 
 
CAPÍTULO 8 - MECANICA DOS FLUIDOS.................................................................................................. 59 
 
CAPÍTULO 9 - PRINCÍPIO DE BERNOULLI OU EQUAÇÃO DE BERNOULLI........................................ 83 
 
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CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO ÀS OPERAÇÕES UNITÁRIAS 
 
Toda indústria química envolve um conjunto de processos: Processo químico, Processo de estocagem de 
materiais, processo de compras, processo de pagamentos, etc. As operações unitárias serão importantes 
para execução dos processos químicos, físico-químicos, petroquímicos, etc. 
 
Um processo químico é um conjunto de ações executadas em etapas, que envolvem modificações da 
composição química, que geralmente são acompanhadas de certas modificações físicas ou de outra 
natureza, no material ou materiais que é (são) ponto de partida (matérias primas) para se obter o produto 
ou os produtos finais (ou acabados). 
 
Cada etapa dentro do processo que tem princípios fundamentais independentes da substância (ou 
substâncias), que está sendo operada e de outras características do sistema, pode ser considerada uma 
operação unitária. 
 
O engenheiro A. D. Little (1915) apresenta um conceito interessante para as operações unitárias: 
“Qualquer processo químico, em qualquer escala, pode ser decomposto numa série estruturada do que 
se podem denominar, operações unitárias, como moagem, homogeneização, aquecimento, calcinação, 
absorção, condensação, lixiviação, cristalização, filtração, dissolução, eletrólise, etc.” 
 
Desde 1915 foram acrescentadas outras operações unitárias a lista de Little como o transporte de fluidos, 
a transferência de calor, a destilação, a umidificação, a absorção de gases, a sedimentação, a classificação, 
a centrifugação, a hidrólise, a digestão, a evaporação, etc. 
 
As complexidades das Aplicações de engenharia provem da diversidade das condições, como 
temperatura, pressão, concentração, pureza, etc., sob as quais as operações unitárias devem ser 
realizadas nos diversos processos e das limitações e exigências aos materiais de construção e de projeto, 
impostas pelos aspectos físicos e químicos das substancias envolvidas. 
 
Todas as operações unitárias estão baseadas em princípios da ciência que são traduzidos nas aplicações 
industriais em diversos campos de engenharia. O escoamento de fluído, por exemplo, é estudado em 
mecânica dos fluídos, mas interessam muito a hidráulica que se liga mais à engenharia civil e a engenharia 
sanitária. 
 
Encontram-se, no setor da indústria exemplos da maior parte das operações unitárias em aplicações as 
mais variadas. 
 
Classificação 
As operações unitárias podem ser classificadas de acordo com critérios variados. Podemos, por exemplo, 
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classificá-las em grupos de acordo com a sua finalidade dentro do processo produtivo. 
 
- Operações preliminares: São normalmente utilizadas antes de qualquer outra operação. Suas funções 
estão associadas à preparação do produto para posterior processamento de melhoria das condições 
sanitárias da matéria prima. Ex. Limpeza, seleção, classificação, eliminação, branqueamento, etc. 
 
- Operações de conservação: Entre estas podemos citar a esterilização, a pasteurização, o congelamento, 
refrigeração, evaporação,secagem, etc. 
 
- Operações de transformação: Moagem, mistura, extrusão, emulsificação, etc. 
 
- Operações de separação: Filtração, cristalização, sedimentação, centrifugação, prensagem, destilação, 
absorção, adsorção, desumidificação, precipitação eletrostática, etc. Uma classificação bem comum é 
utilizada levando-se em conta o tipo de operação envolvida (operações mecânicas, operações envolvendo 
transferência de calor e operações envolvendo transferência de massa), a saber: 
 
 
1. OPERACOES MECANICAS 
 
1.1 – Operações envolvendo sólidos granulares 
- Fragmentação de sólidos; 
- Transporte de sólidos; 
- Mistura de sólidos; 
 
1.2 – Operações com sistemas sólido-fluído 
- Sólidos de solido; 
- Peneiramento 
- Separação hidráulica (arraste – elutriação) 
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- Solido de líquidos; 
- Decantação; 
- Flotação (borbulhamento de ar); 
-Floculação (sulfato de alumínio –aglutinação – flocos); 
- Separação centrifuga; 
- Filtração; 
- Sólidos de gases; 
- Centrifugação (para gases - ciclones); 
- Filtração (para gases - filtros manga); 
- Líquidos de líquidos; 
- Decantação; 
- Centrifugação. 
 
1.3 – Operações envolvendo sistemas fluidos 
- Bombeamento de líquidos; 
- Mistura e agitação de líquidos; 
 
2 – OPERAÇÕES COM TRANSFERENCIA DECALOR 
 
- Aquecimento e resfriamento de fluidos; 
- Evaporação e Cristalização; 
- Secagem. 
 
3 – OPERAÇÕES COM TRANSFERENCIA DEMASSA 
 
- Destilação; 
- Extração liquido-liquido; 
- Absorção de Gases. 
 6 
CAPÍTULO 2 - INTRODUÇÃO AOS METODOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS 
 
Na química, a separação de misturas é muito importante, pois para obtermos resultados mais corretos 
em pesquisas e experiências, é necessário que as substâncias utilizadas sejam as mais puras possíveis. 
Para isso, utilizam-se vários métodos de separação, que vão desde a "catação" até "destilação fracionada". 
 
Exemplos práticos onde a separação de misturas é aplicada: 
 
- Tratamento de esgotos / Tratamento de água 
O esgoto urbano contém muito lixo "grosso", é necessário separar este lixo do resto da água (ainda suja, 
por componentes líquidos, que serão extraídos depois) 
 
- Dessalinização da água do mar 
Em alguns lugares do planeta, a falta de água é tamanha, que é preciso pegar água do mar para utilizar 
domesticamente. Para isso, as usinas dessalinizadoras utilizam a osmose e membranas semi-permeáveis 
para purificar a água. 
 
- Destilação da cachaça 
 
- Separação de frutas podres das boas em cooperativas (catação) 
 
- Exame de sangue 
Separa-se o sangue puro do plasma (líquido que compõe parte do sangue, que ajuda no carregamento de 
substâncias pelo organismo), através de um processo de sedimentação "acelerada" (o sangue é posto em 
uma centrífuga, para que a parte pesada do composto se deposite no fundo do recipiente). Entre várias 
outras aplicações. 
 
Para facilitar o processo de separação de uma mistura, deve-se observar primeiro a própria mistura. 
 
Ela pode ser de dois tipos: homogênea e heterogênea. Homogênea significa que as misturas tem um 
aspecto comum, dando a impressão de que não é uma mistura. Heterogênea é o contrário: nota-se 
claramente que se trata de duas (ou mais)substâncias, exemplo: água misturada com areia. 
 
Nas misturas homogêneas, deve-se aplicar primeiro métodos que envolvam fenômenos 
físicos(evaporação, solidificação, etc.).Nas heterogêneas, deve-se separar as "fases" (os diferentes 
aspectos da mistura) utilizando métodos mecânicos (catação, levigação, etc.), e depois, os mesmos 
métodos utilizados em substâncias homogêneas (pois cadafase poderá ter mais de uma substância, 
passando a ser então, uma substância homogênea). 
 
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Abaixo está a lista de métodos utilizados para separação de misturas: 
 
- Magnetismo 
- Catação 
- Sedimentação 
- Decantação 
- Filtração 
- Dissolução Fracionada 
- Fusão Fracionada 
- Liquefação Fracionada 
- Levigação 
- Ventilação 
- Peneiração | Tamização 
- Destilação Simples 
- Destilação Fracionada 
 
1) CATAÇÃO (MISTURAS HETEROGÊNEAS) 
 
A catação é o tipo de separação de misturas do tipo “sólido-sólido", onde as substâncias são separadas 
manualmente, com uma pinça, colher, ou outro objeto 
auxiliador, utilizando o critério visual para a separação das 
partículas sólidas. 
 
É utilizada, por exemplo, na separação de grãos bons e ruins 
de feijão e também na separação dos diferentes tipos de 
materiais que compõem o lixo: 
vidro, metais, borracha, papel, plásticos, etc., para serem 
destinados à reciclagem. 
 
2) SEPARAÇÃO MAGNÉTICA (MISTURAS HETEROGÊNEAS) 
 
Trata-se de um método de separação sólido-sólido específico das misturas 
com um componente ferromagnético como o cobalto, o níquel e, 
principalmente, o ferro. Estes materiais são extraídos pelos ímãs, fenômeno 
que se pode aplicar para reter as suas partículas ou para desviar a sua 
queda. 
 
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3) SEPARAÇÃO POR SUBLIMAÇÃO (MISTURAS HETEROGÊNEAS) 
 
A sublimação é a passagem direta de sólido a gás que sofrem algumas substâncias 
como o iodo, em determinadas condições de pressão e temperatura. A sublimação 
pode-se aplicar às soluções sólidas e às misturas, sempre uma das substâncias 
possa sofrer este fenômeno. Basta aquecer a mistura ou solução à temperatura 
adequada e recolher os vapores que, quando arrefecem, se vêem submetidos a 
uma sublimação regressiva, ou seja, passam diretamente de gás a sólido. 
 
4) SEPARAÇÃO POR SOLUÇÃO E FILTRAGEM (MISTURAS HETEROGÊNEAS) 
 
Para separar uma mistura sólida, pode recorrer-se a um solvente 
seletivo e, portanto, à separação por solução. Às vezes é possível 
encontrar um bom solvente para um dos componentes da mistura que, 
no entanto, não dissolve o outro ou os outros componentes, obtendo-se 
uma suspensão. 
 
Filtragem – quando uma suspensão passa através de um papel de filtro, as suas partículas ficam retidas 
se o diâmetro da malha que forma o papel for suficientemente pequeno. 
 
No caso das partículas sólidas serem muito pequenas pode recorrer-se a um filtro de porcelana porosa. 
O mais corrente é o filtro de papel, que se dobra em quatro partes, formando-se um cone que se adapta à 
forma do funil. Existem também filtro de areia, argila e carvão. 
 
5) DECANTAÇÃO (MISTURAS HETEROGÊNEAS) 
 
Trata-se da separação de dois líquidos ou de um líquido 
e de um sólido, aproveitando a sua diferença de 
densidade. Para separar um líquido de um sólido de 
maior densidade deixa-se repousar durante certo 
tempo, para que o sólido se deposite no fundo do 
recipiente. Se as partículas sólidas forem muito pequenas, esse tempo 
pode prolongar-se por horas ou até mesmo dias. A partir do momento em 
que se depositou totalmente, inclina-se o recipiente com cuidado até se 
verter o líquido sem que o sólido seja arrastado. Para a obtenção de 
melhores resultados pode também ser utilizada uma vareta de vidro 
como material auxiliar. 
 
A decantação é muito utilizada para separar líquidos imiscíveis, ou seja, 
líquidos que não se misturam. Para isso, coloca-se a mistura a ser separada num funil de separação (ou 
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funil de decantação ou funil de bromo). Quando a superfície de separação das camadas líquidas estiver 
bem nítida, abre-se a torneira e deixa-se escoar o líquido da camada inferior. 
 
6) CENTRIFUGAÇÃO (MISTURAS HETEROGÊNEAS) 
 
Quando numa mistura de sólidos e líquidos, os sólidos possuem uma dimensão 
muito pequena, não são úteis nem a filtragem nem a decantação. O pequeno 
tamanho das partículas sólidas provoca uma obstrução dos poros do filtro, 
tornando a filtragem muito lenta mesmo que se produza vácuo por meio de uma 
bomba no interior do recipiente, para acelerar a filtragem. Por outro lado, a 
pequena dimensão das partículas faz com que sejam retidas pelo líquido, de modo que podem demorar 
muito tempo a depositar-se no fundo do recipiente, tornando ineficaz a decantação. Neste caso, introduz-
se a mistura em tubos de ensaio que, colocados numa centrifugadora, giram em posição quase horizontal 
a grande velocidade, aumentando assim a rapidez com que se deposita o sólido compactado no fundo do 
tubo. Verte-se o líquido que sobrenada e fica completa a separação. 
 
6.1 Centrifugação manual –Existem centrifugadoras industriais de grande valia e eficácia que giram a 
mais de 20.000 rotações por minuto mas nos 
laboratórios continuam a utilizar-se pequenas 
centrifugadoras que, pelo seu baixo preço e fácil 
manejo, servem para trabalhos simples que não 
necessitam de altas velocidades nem de muitos 
minutos de centrifugação. 
 
 
7) DESSECAÇÃO OU SECAGEM (MISTURAS HETEROGÊNEAS) 
 
Produz-se aquecendo a amostra diretamente à chama, com um aquecedor elétrico ou numa estufa 
adequada, com o fim de evaporar o líquido volátil que empapa ou dissolve o sólido. Este permanece no 
recipiente. A dessecação termina quando se pesa o recipiente com pequenos intervalos de tempo e o seu 
peso não se altera. 
 
8) CRISTALIZAÇÃO (MISTURAS HOMOGÊNEAS) 
 
Quando se deseja separar um componente sólido de uma solução líquido-sólido, pode deixar-se evaporar 
o líquido até que a solução fique saturada. A partir desse momento, o sólido ir-se-á separando em cristais. 
Pode-se acelerar este processo aumentando a temperatura e o contato com o ar. Os cristais úmidos 
podem ser secados com um papel de filtro ou numa estufa, ou por filtragem ou decantação, quando a 
quantidade de líquido for muito grande. 
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9) DESTILAÇÃO (MISTURAS HOMOGÊNEAS) 
 
A destilação é eficaz na separação de dois ou mais líquidos solúveis 
entre si. Cada líquido possui uma temperatura de ebulição própria. 
Os líquidos podem ser separados por meio de um destilador. Ferve-
se uma solução formada por líquidos num destilador, sendo a 
primeira fração de líquido que se recolhe a que corresponde ao 
líquido mais volátil, dado que foi o primeiro a entrar em ebulição. Pode utilizar-se eficazmente sempre 
que os líquidos misturados ou dissolvidos não possuam temperaturas de ebulição muito parecidas. Em 
caso contrário é preciso utilizar destilações muito mais complexas. 
 
9.1 Destilações fracionadas –Para a separação dos componentes das 
misturas homogêneas liquido-liquido, recorre-se muitas vezes a 
destilação fracionada. Ao aquecer a mistura num balão de destilação, 
os líquidos destilam-se na ordem crescente de seus pontos de 
ebulição e podem ser separados. O petróleo separado em suas 
frações por destilação fracionada. 
 
10) FLUTUAÇÃO OU FLOTAÇÃO (MISTURAS HETEROGÊNEAS) 
 
Aplica-se a uma mistura com um líquido de densidade intermediária em relação às 
dos componentes. O componente menos denso que o líquido flutuará, separando-
se assim do componente mais denso, que se depositará. O líquido utilizado não 
deve, contudo, dissolver os componentes. Também é denominado por 
sedimentação fracionada. 
 
11) CROMATOGRAFIA 
 
Se a mistura a separar nos seus componentes for colorida, este 
processo permite separar os vários pigmentos, obtendo-se 
cromatogramas. Para a realização deste processo de separação será 
imprescindível a utilização de papel absorvente, assim como de um 
goblé com álcool etílico. 
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Lista de exercícios 
 
1) Descreva em seu caderno como separar as seguintes misturas: 
a) pedra e areia 
b) óleo e água 
c) água e sal 
d) sal e açúcar 
e) petróleo 
f) água e areia 
g) tinta preta 
h) cascalho e água 
i) ferro e entulho 
j) água e álcool 
k) água e gasolina 
l) gasolina e álcool 
 
2) Descreva e simule um procedimento industrial automatizado paraa transformação da água do mar 
em água potável 
 
 
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ARMAZENAMENTO 
 
A necessidade de armazenamento surge por vários motivos: 
 
- Reservar a matéria-prima, solida ou fluida, recebida do fornecedor, muitas vezes em grandes 
quantidades; 
- Armazenar o produto antes da venda; 
- Possivelmente como uma etapa intermediaria objetivando dar “fôlego” as outras etapas do processo, 
tais como transporte, embalagem, entre outras. 
 
LÍQUIDOS 
 
Os recipientes que realizam este armazenamento chamam-se tanques, são especificados por normas 
apesar de serem equipamentos mais simples. O armazenamento de líquidos pode ser realizado, 
basicamente, em duas condições distintas: 
 
- Armazenamento de líquidos a temperatura ambiente e pressão atmosférica; 
- Armazenamento de líquidos a temperatura ambiente e pressão acima da atmosférica 
 
GASES 
 
Os recipientes que realizam este armazenamento chamam-se vasos ou cilindros. Os vasos na maioria das 
vezes são cilíndricos horizontais ou verticais, dependendo da necessidade. 
 
A forma com a qual o gás pode ser armazenado não depende somente do tipo do gás, mas das condições 
em que ele se encontra. 
 
Uma das propriedades que mais podem interferir no tipo de armazenamento de gases é a TEMPERATURA 
e PRESSÃO critica do gás, ou seja, a temperatura acima da qual o gás não pode ser liquefeito, pois o gás 
liquefeito consegue ser armazenado em uma quantidade muito maior em massa do que no estado gasoso. 
Desta forma os gases podem ser armazenados nas seguintes condições: 
- Armazenamento de gases a temperatura ambiente e alta 
pressão, sob a forma de gás; 
- Armazenamento de gases liquefeitos a temperatura ambiente e 
alta pressão; 
- Armazenamento de gases liquefeitos a temperatura criogênica e 
alta pressão. 
 
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Vasos de Pressão 
 
Na indústria, o processamento e estocagem tanto de líquidos quanto gases, são feitos a pressões maiores 
ou menores que a atmosférica. Dessa maneira, são empregados recipientes fechados e com resistência 
para suportar pressões no seu corpo, assim como temperaturas que extrapolam o ambiente. Esses 
equipamentos, denominados “vasos de pressão”, por operarem normalmente sujeitos a pressão e/ou 
temperaturas elevadas, são considerados equipamentos de alto risco, por conterem grande quantidade 
de energia acumulada no seu interior. 
 
A faixa de variação de pressões e de temperatura de trabalho dos vasos de pressão é muito extensa. 
Existem vasos de pressão trabalhando desde o vácuo absoluto até cerca de 4.000Kg/cm² (~400 MPa), e 
desde próximo zero absoluto até temperaturas da ordem de 1500ºC. Os vasos de pressão podem ter 
grandes dimensões e pesos, havendo alguns com mais de 60m de comprimento de outros com mais de 
200 t de peso. 
 
O nome vaso de pressão designa genericamente todos os recipientes estanques, de qualquer tipo, 
dimensões, formato ou finalidade, capazes de conter um fluido pressurizado. Dentro de uma definição 
tão abrangente inclui-se uma enorme variedade de equipamentos, desde uma simples panela de pressão 
de cozinha até os mais sofisticados reatores nucleares. 
 
Os vasos de pressão são todos os reservatórios destinados ao armazenamento e processamento 
(transformações físicas ou químicas) de líquidos e gases sob pressão ou sujeitos a vácuo total ou parcial. 
Podemos também definir os vasos de pressão como sendo todos os reservatórios, de qualquer tipo, 
dimensões ou finalidade, não sujeitos a chama, que contenham qualquer fluido em pressão manométrica 
igual ou superior a 1,02 kgf/cm² ou submetidos á pressão externa. Os vasos de pressão são empregados 
em três condições distintas: 
 
- Armazenamento de gases sob pressão: Os gases são armazenados sob pressão para que se possa ter um 
grande peso em um volume relativamente pequeno. 
- Acumulação intermediária de líquidos e gases: Isto ocorre em sistemas onde é necessária armazenagem 
de líquidos ou gases entre etapas de um mesmo processo ou entre processos diversos. 
- Processamento de gases e líquidos: Inúmeros processos de transformação em líquidos e gases precisam 
ser efetuados sob pressão. 
 
Classificação dos vasos de pressão: 
 
a) Vasos não sujeitos a Chama. 
- Vasos de armazenamento e de acumulação 
- Torres de destilação fracionada, retificadora, absorvedora e etc. 
- Reatores diversos 
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- Esferas de Armazenamento de gases 
- Permutadores de calor 
 
b) Vasos sujeitos a chama 
- Caldeiras 
- Fornos 
 
c) Quanto à pressão de operação os vasos podem ser classificados quanto a sua pressão de operação 
absoluta em: 
- Vasos atmosféricos: 0,8 a 1,3 atm 
- Vasos de baixa pressão: 0,03 a 0,8atm 
- Vasos de alta pressão: 1,3 a 205atm 
 
d) Quanto à posição de instalação (dimensão em relação do solo), 
baseando-se na posição em que essas três dimensões estão em 
relação ao solo, podemos classificar os vasos de pressão como 
mostrado a seguir: 
- Cilíndrico Vertical: DI e DE, paralelos em relação ao solo e CET, 
perpendicular ao solo 
- Cilíndrico inclinado: DE, Dl, CET, inclinados em relação ao solo 
- Cilíndrico horizontal: DE, DI perpendiculares ao solo e CET, paralelo ao solo 
- Esférico: Quando a dimensão CET não pode ser definida 
 
O comprimento entre tangentes (CET) é o comprimento total do corpo cilíndrico, ou a soma dos 
comprimentos dos corpos cilíndricos e cônicos sucessivos. As linhas de tangência, que limitam o 
comprimento entre tangentes, são linhas traçadas próximo a ambos os extremos do casco, na tangência 
entre o corpo cilíndrico e os tampos de fechamento. 
 
SÓLIDOS 
 
Armazenamento do material sólido revela algumas características específicas quando se analisa o 
material granular a granel, são elas: 
 
- Deformação; 
- Pressão; 
- Cisalhamento; 
- Densidade. 
 
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No armazenamento de sólidos existem três fatores de influência a serem considerados: 
 
- O coeficiente de atrito; 
- O ângulo de queda; 
- O ângulo de repouso. 
 
O coeficiente de atrito é, por definição, a tangente do ângulo de equilíbrio, não depende do peso do corpo, 
somente dos materiais e do estado das superfícies. 
 
O ângulo de queda é o ângulo com o qual o corpo começa a cair, considerado o infinitésimo maior que o 
ângulo de equilíbrio. 
 
O ângulo de repouso é o ângulo que um corpo particulado forma quando cai livremente sobre o chão ou 
uma superfície qualquer. O conteúdo da umidade influência diretamente no valor do ângulo de repouso, 
alterando-o conforme sua intensidade. 
 
TIPOS DE ARMAZENAMENTO DE SÓLIDOS 
 
1) ARMAZENAMENTO EM PILHAS 
 
Armazenam-se em pilhas quando a quantidade do material é muito grande, e inviabiliza economicamente 
a utilização de silos. 
 
Amplamente utilizada na indústria de mineração, fertilizantes, etc... 
 
A pilha pode ser cônica, quando a quantidade de material estocado é 
relativamente pequena, ou prismática quando a quantidade de material é muito 
grande. 
 
2) ARMAZENAMENTO EM SILOS 
 
Amplamente utilizada na indústria de grãos, cimentos etc... Os silos são 
utilizados para volumes menores de material, ou também quando o material é 
armazenado por sofrerem deterioração – grãos - ou for sensível à umidade- 
cimentos. 
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Podem ser feitos de concreto ou de aço, com formato redondo, quadrado ou retangular, depende do 
critério ou da necessidade do projetista, porém o fundo deve ser cônico ou piramidal. 
 
O ângulo do fundo deve ser MAIOR que o ângulo de queda do material armazenado. 
 
Alguns materiais granulares ou em pó não pode ser armazenados em silos pois formam, em contato com 
o ar, uma mistura explosiva, que na presença de algum tipo de ignição pode gerar grandes prejuízos. 
 
3) PROBLEMAS DE ARMAZENAMENTO EM SILOS 
 
Na armazenagem por silos, um dos fatores mais importantes no funcionamento é a escoabilidade do 
material. 
 
Os principais problemas de escoamento pelos silos são expostos nas figuras a seguir: 
 
 
 
4) SOLUÇÕESPARA PROBLEMAS DE ARMAZENAMENTO EM SILOS 
 
Das soluções mais primitivas surgiram métodos de eliminação ou, pelo menos, formas de minimizar os 
efeitos da falta de escoabilidade dos sólidos armazenados a granel. 
 
Atualmente, a utilização de martelos de borracha, para golpes na parte cônica do silo, ou meios de 
desestabilizar o material que se aglomerou dentro do silo, ainda são utilizadas com frequência porém, 
podem ser substituídos por mecanismos mais precisos, tais como: 
- VIBRADORES: Utilizados na parte cônica do silo. Consiste em aparelhos que vibram, impedindo a 
acomodação do material na parede do silo; 
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- ATIVADORES DE SILOS: Utilizados na parte INTERNA cônica do silo com a função de impedir que o 
material aglomere e forme arcadas impedindo o escoamento. Consiste em um equipamento que obriga o 
material armazenado a descer pelas paredes do silo; 
 
 
 
 
 
 
 
- FLUIDIFICADORES: Consiste em injetar ar dentro do silo com a finalidade de fluidificar o sólido, 
eliminando o atrito com as paredes e entre si do silo com a função de impedir que o material aglomere e 
forme arcadas impedindo o escoamento. 
 
 
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Lista de exercícios 
 
1) Cite as principais utilidades do armazenamento. 
2) Explique o que é a NR13. 
3) Qual documento deve ser constar ao lado do vaso de pressão? 
4) Cite as principais formas de armazenamento de gases e líquidos e em quais condições podemos 
armazená-los. 
5) Explique como as características físicas como deformação, pressão, tensão de cisalhamento, 
densidade são importantes conceitos para o armazenamento. 
6) Como o coeficiente de atrito, o angulo de queda e o angulo de repouso influenciam o armazenamento. 
7) Cite qual o tipo de equipamento é destinado ao armazenamento de sólidos granulares. 
8) Como resolver os problemas de arco coesivo e arco mecânico? 
9) Se for diagnosticado problemas como fluxo errático, fluxo rápido e fluxo inadequado, qual seria o 
mais provável problema do equipamento? 
10) Como resolver o problema de fluxo funil? 
11) Se problema diagnosticado problema de segregação de material, qual seria o mais provável 
problema do equipamento? 
 
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CAPÍTULO 4 - TRANSPORTE DE SÓLIDOS 
 
Os transportes industriais abrangem 3 tipos distintos de operações unitárias: 
- Transporte de sólidos 
- Bombeamento de líquidos 
- Movimentação de gases 
 
Operações de movimentação de sólidos granulares em regimes contínuos para as etapas do processo, e 
entre muitos, pode-se citar os seguintes aspectos sobre a importância do transporte de sólidos: 
- Grande importância no custo da operação industrial; 
- Automação dos processos, substituindo a mão-de-obra humana 
- Necessidade de um transporte versátil para os vários tipos de sólidos 
 
Para caracterizar, ou especificar, o equipamento, leva-se em consideração os seguintes aspectos: 
- Capacidade 
de operação; 
Nominal; 
de pico; 
de projeto. 
- Distância e desnível entre carga e descarga; 
- Natureza do material transportado; 
- Fatores econômicos. 
 
Podem-se dividir os transportadores em dois grupos: 
- Os que se movimentam junto com o sólido no transporte 
Pás carregadeiras; 
Vagonetas; 
Empilhadeiras; 
Caminhões; 
Guinchos; 
Guindastes; 
etc.... 
 
- Os que permanecem fixos no transporte do sólido 
Carregadores; 
Arrastadores; 
Elevadores*; 
Alimentadores; 
Pneumáticos; 
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Os equipamentos carregadores são destinados a carregar de forma contínua o sólido granular de um 
ponto a outro dentro da fábrica, os mais comuns são: 
- Correia 
- Esteira 
- Corrente 
- Caçamba 
- Vibratório 
- Por gravidade 
 
TIPOS DE TRANSPORTADORES DE SÓLIDOS 
 
1) TRANSPORTADOR DE CORREIA (ESTEIRAS) 
 
O transportador de correias consiste em transportar o sólido suportado por uma correia sem fim flexível, 
normalmente de borracha, que se desloca sobre roletes durante todo o percurso, nas extremidades 
encontra-se tambores(polias), que se encontram livres no ponto de alimentação e motores(ou motrizes) 
no ponto de descarga. 
 
 
 
É realizado horizontalmente, podendo ser também inclinado, preferencialmente para cima. Podem medir 
desde poucos metros até muitos quilômetros, trabalhando versátilmente em várias velocidades e 
temperaturas. 
 
 
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A figura a seguir representa esquematicamente um transportador de correia: 
 
 
 
Os roletes de retorno podem ser chamados também de esticadores, por terem a função de manter a 
correia esticada no momento do retorno(quando está vazia), desta forma otimizando a potência do 
equipamento e aumentando a vida útil da correia, componente que gera maior manutenção do 
transportador. 
 
 
 
As Correias são mais comumente constituídas por camadas superpostas de borracha, para promover a 
resistência a abrasão e lonas de Nylon ou metálicas, que darão resistência mecânica à tração, ao conjunto. 
 
 
 22 
Conforme a necessidade, as correias podem ser constituídas por outras matérias-primas, tais como PVC, 
couro, algodão, amianto, entre outros. 
 
A largura da correia interfere diretamente na resistência, portanto quanto maior for a largura, maior deve 
ser a espessura da correia e o numero de lonas. 
 
 
 
2) TRANSPORTADOR DE ROSCA (HELICOIDAL) 
 
 
 
Consiste em uma calha semicilíndrica dentro da qual gira um eixo com uma helicoide. Além do transporte 
propriamente dito, este transportador pode ser utilizados para algumas outras operações, tais como 
mistura, resfriamento, extração, moagem entre outros. 
 
São adaptáveis a uma ampla gama de processos operacionais, facilmente isolados do ambiente externo 
podendo trabalhar com atmosfera, pressão ou temperatura controladas. 
 
 
 
 23 
 
 
3) TRANSPORTADOR DE ELEVADOR DE CAÇAMBAS 
 
 
 
É realizado para transportes verticais, transportador de elevador consiste em transportar o sólido 
suportado por caçambas, ou canecas, fixadas em correias verticais ou em correntes que se movimentam 
entre uma polia superior (normalmente motora) e outra inferior que gira livremente. 
 
Normalmente são equipamentos estanques, confinados em carenagens de aço ou outro material 
adequado, que impede a perda de materiais para o ambiente. 
 
O descarregamento pode ser realizado de vários modos, sendo as formas mais comuns: 
 
 
 24 
Onde: 
a)- Elevação com descarga centrífuga: 
Mais comum; 
Destinado ao transporte de grãos, areia, produtos químicos secos; 
b)- Elevação com descarga positiva: 
Destinado a materiais que tendem a se compactar; 
Velocidade de transporte é baixa; 
c)- Elevação contínua: 
A descarga é delicada para evitar degradação excessiva do produto; 
Normalmente usada para materiais difíceis de trabalhar com descarga contínua; 
 
4) TRANSPORTE PNEUMÁTICO 
 
 
 
A maioria das atividades industriais implica na movimentação de produtos em pó, granulados ou refiles, 
seja para as necessidades de fabricação ou para remoção de resíduos. 
 
O que é o Transporte Pneumático? 
Consiste em movimentar um produto (partículas de sólidos) no interior de uma tubulação estanque 
através de uma corrente de sopro ou exaustão, usando ar ou outro gás como fluido transportador. 
 
O transportador pneumático é um equipamento utilizado em larga escala na indústria para 
movimentação e elevação de sólidos granulados através das mais variadas distâncias e tipos de trajeto. 
 
 25 
O sistema de transporte pneumático é constituído basicamente por: 
- Tubulação por onde circulam os sólidos e o fluido transportado; 
- Um soprador e/ou bomba de vácuo; 
- Um alimentador de sólidos e; 
- Um separador de fluido e sólidos na parte terminal tais como: 
- Ciclones; 
- Filtros de limpeza por ar comprimido ou contracorrente; 
- Ou até mesmo descarga direta em silo ou depósito. 
 
A utilização da movimentação do ar para a movimentação de materiais representa vantagens a este 
processo se comparado à movimentação mecânica (elevador, transportador helicoidal,etc.): 
 
- Pois oferece maior segurança ao produto uma vez que o mesmo é transportado por meio de tubulações, 
onde o ar como fluido possibilita o seu escoamento até o local desejado; 
 
- Ele se torna útil para transportar sólidos para locais de uma planta de processo, difíceis ou 
economicamente inviáveis de serem alcançadas por transportadores mecânicos. 
 
Usam tanto pressão positiva como negativa, para empurrar ou puxar, respectivamente, os materiais 
através da linha de transporte, em velocidades relativamente altas. O transporte pneumático pode ser 
usado para partículas que variam de pós a pellets e densidades de 16 a 3200Kg/m3. 
 
Alguns materiais que podem ser manipulados pelos sistemas de Transporte Pneumático: 
 
- Açúcar; 
- Amendoim; 
- Argila em Esferas; 
- Cal virgem e Hidratada; 
- Caulim; 
- Cimento; 
- Farinha; 
- Finos de Carvão; 
- Granulados de Aço; 
- Leite em Pó; 
- Óxido de Ferro; 
- Sal; 
- Soda; 
- Vidro; 
entre outros... 
 26 
4.1) Vantagens e desvantagens do transporte do pneumático considerando outros tipos de 
sistema de transporte: 
 
Vantagens: 
Sistema totalmente hermético: minimiza o problema de controle de emissão de particulados; 
Eficiente em consumo de energia e mão-de-obra; 
Confiável devido às poucas partes móveis e menor desgaste do sistema; 
Flexível, permitindo instalações de sistemas completos em espaços bem reduzidos. 
 
Desvantagens: 
Alto custo de instalação; 
Não pode transportar a longas distâncias; 
Limitação da distância no transporte de materiais frágeis. 
No transporte de materiais potencialmente explosivos, deve-se usar um gás inerte no lugar do ar 
e evitar fontes de ignição no interior da linha de transporte, aumentando os custos. 
 
Pode possuir várias subdivisões e classificações conforme sua competência e aplicações: 
- Fase fluida ou convencional 
- Fase densa 
- Sistema direto 
- Sistema indireto 
 
4.2) Tipos de transporte pneumático 
 
Fase Fluida ou Diluída: sistemas de baixa pressão (inferior a 01 bar) e alta velocidade (10 a 25 m/s), 
utilizando uma elevada relação ar / material; 
 
 
 
 27 
 
Operação em fase diluída sob pressão (empurrando os sólidos). 
 
Fase Densa: utilizam pressão positiva para impulsionar os materiais. São sistemas de alta pressão 
(superior a 01 bar) e baixa velocidade (0,25 a 2,5m/s), utilizando uma relação ar/material baixa. 
 
 
 
 
 
Exige baixa demanda de ar, o que significa menor exigência de energia. 
 
A degradação do produto por atrito e a erosão na tubulação, não são problemas maiores do que no 
transporte pneumático em fase diluída, devido às baixas velocidades de sólidos. 
 28 
Existem diferentes tipos de conceitos no mercado envolvendo a Fase Densa: 
- Conceito de Força Bruta; 
- Conceito Linha Cheia; 
- Conceito Fluidizado; 
- Conceito Linha Cheia Contínua; 
- Conceito Convencional; 
 
Os conceitos se diferenciam pelo arranjo do projeto. Eles existem devido à elevada versatilidade dos 
sistemas de alta pressão, ou seja, de fase densa. 
 
Cada conceito é particularmente adequado para certas aplicações e materiais. 
 
Cada um tem diferentes capacidades, eficiências, vantagens econômicas e limitações. 
 
 29 
Lista de exercícios 
 
1) Descreve as vantagens da automação do transporte de sólidos. 
2) Descreva a diferença entre Capacidade de operação: Nominal, Pico e Projeto. 
3) Cite 4 exemplos de transportes moveis e 4 exemplos de transportes fixos. 
4) Descreva mecanicamente o transporte por esteira, citando seus principais componentes. 
5) Quais os principais fatores de desgaste do transportador de esteira. 
6) Explique o funcionamento do transportador helicoidal. 
7) Cite as principais aplicações da rosca helicoidal. 
8) Descreva o princípio de funcionamento do transportador de caçamba. 
9) Cite a aplicabilidade do transportador de caçamba centrifugo, descarga positiva e descarga 
continua. 
10) Explique sucintamente como funciona o transportador pneumático. 
11) Quais os tipos de transporte pneumático e quais as diferenças entre eles. 
12) Qual é a importância da válvula eclusa no transporte pneumático? 
 
 30 
CAPÍTULO 5 - TRANSPORTE DE LÍQUIDOS 
 
MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
 
São transformadores de energia (absorvem energia em uma forma e restituem em outra). 
 
Entre os diversos tipos de máquinas, as máquinas fluidas são aquelas que promovem um intercâmbio 
entre a energia do fluido e a energia mecânica. 
 
Dentre elas, as máquinas hidráulicas se classificam em motora e geradora. 
 
- máquina hidráulica geradora ou geratriz: transforma a energia hidráulica em energia mecânica (ex.: 
turbinas hidráulicas e rodas d’água). 
 
- máquina hidráulica motora ou motriz: transforma a energia mecânica em energia hidráulica. 
 
Dessa forma, por exemplo, as bombas hidráulicas são máquinas motrizes que sugam ou empurram um 
fluido, obrigando-o a água a subir. Há muitos tipos de bombas. 
 
BOMBAS HIDRÁULICAS 
 
Uma bomba hidráulica é um dispositivo que adiciona energia aos líquidos, tomando energia mecânica 
de um eixo, de uma haste ou de um outro fluido: ar comprimido e vapor são os mais usuais. As formas de 
transmissão de energia podem ser: aumento de pressão, aumento de velocidade ou aumento de elevação 
– ou qualquer combinação destas formas de energia. Como consequência, facilita-se o movimento do 
líquido. É geralmente aceito que o líquido possa ser uma mistura de líquidos e sólidos, nas quais a fase 
líquida prepondera. 
 
Outras máquinas destinadas a adicionar energia aos fluidos na forma de vapor e gases só são chamadas 
de bombas apenas eventualmente. Como exemplos, há a bomba de vácuo, destinada a esgotar ar e gases, 
e a bomba manual de ar, destinada a encher pneumáticos, bolas de futebol, brinquedos e botes infláveis, 
etc. As máquinas que se destinam a manusear ar, gases ou vapores são normalmente chamadas pelos 
técnicos de ventiladores ou ventoinhas, sopradores ou compressores. 
 
CLASSIFICAÇÃO GERAL DAS BOMBAS 
 
As bombas podem ser classificadas em duas categorias, a saber: 
 
 31 
- Volumétricas ou de Deslocamento Positivo: são aquelas em que a movimentação do líquido é causada 
diretamente pela movimentação de um dispositivo mecânico da bomba, que induz ao líquido um 
movimento na direção do deslocamento do citado dispositivo, em quantidades intermitentes, de acordo 
com a capacidade de armazenamento da bomba, promovendo enchimentos e esvaziamentos sucessivos, 
provocando, assim, o deslocamento do líquido no sentido previsto. 
 
- Turbo-Bombas: são máquinas nas quais a movimentação do líquido é desenvolvida por forças que se 
desenvolvem na massa líquida em consequência da rotação de uma 
peça interna (ou conjunto dessas peças) dotada de pás ou aletas 
chamada de roto. 
 
Bombas Hidráulicas são máquinas motrizes que recebem energia 
potencial de um motor ou de uma turbina, e transforma parte desse 
energia em potência: 
- Energia de pressão (força): Bombas de Deslocamento Direto 
- Energia cinética: Bombas Cinéticas 
 
As bombas cedem estas duas formas de energia ao fluido bombeado, para fazê-lo recircular ou 
transportá-lo de um ponto a outro. 
 
1) TIPOS DE BOMBAS HIDRÁULICAS 
 
BOMBAS VOLUMÉTRICAS OU DE DESLOCAMENTO POSITIVO: o embolo ou eixo fornece energia ao fluido 
em forma de pressão. São as bombas de êmbolo ou pistão e as bombas diafragma. O intercâmbio de 
energia é estático e o movimento é alternativo (cíclico). 
 
1.1) BOMBAS DE PISTÃO 
 
Funcionam através da ação de um pistão sob uma porção de fluido presa em uma câmara. Quando o pistão 
se move, o fluido é impulsionado para fora. Desse modo, a energia do 
pistão é transferida para o fluido. 
 
As bombas de pistão podem ser: 
- Um único pistão: Simplex 
- Dois pistões: Duplex 
- Muitos pistões: Multi-stage 
 
Quando utilizar as bombas de pistão ? 
- quando um fluido vaporiza, ou pode eventualmente vaporizar nas condições do processo;- com altas pressões de descarga, atingindo valores bem acima das bombas centrífugas: até 2.000 atm; 
 32 
- como bombas dosadoras. 
 
1.2) BOMBAS DE DIAFRAGMA 
 
Funcionam através do movimento hidráulico de um pistão sob uma 
membrana flexível, chamada de diafragma, que serve para reter uma 
porção de fluido em seu interior e expulsá-lo no movimento inverso 
do pistão. Possui válvulas de admissão e de descarga. 
 
Quando utilizar as bombas de diafragma ? 
- quando o fluido é corrosivo, pois simplifica o material de construção; 
- com altas pressões de descarga, atingindo valores bem acima das bombas centrífugas: até 150 kgf / cm2; 
- como bombas dosadoras. 
 
Bombas Rotativas de Deslocamento Positivo 
 
Funcionam através do movimento rotativo de engrenagens (lóbulos, palhetas ou fusos) , que retém 
fluido no espaço entre a carcaça e as engrenagens. 
 
 
 
Quando utilizar as bombas rotativas de deslocamento positivo? 
 
- São utilizados para fluidos viscosos quaisquer, desde que não contenham sólidos em suspensão. 
 
A folga entre a carcaça e a ponta da engrenagem (lóbulos, palhetas ou fusos) é mínimo, sendo proibitiva 
a presença de sólidos em suspensão e utilizando o próprio fluido como lubrificante. 
 
 33 
1.3) BOMBAS CENTRÍFUGAS 
 
Bombas Centrífugas são bombas hidráulicas que têm como princípio de funcionamento a força centrífuga 
através de palhetas e impulsores que giram no interior de uma carcaça estanque, jogando líquido do 
centro para a periferia do conjunto girante. 
 
Portanto, funcionam através do movimento rotativo de engrenagens (lóbulos, palhetas ou fusos) , que 
retém o fluido no espaço formado entre a carcaça e as engrenagens. 
 
Descrição 
 
Constam de uma câmara fechada, carcaça, dentro da qual gira 
uma peça, o rotor, que é um conjunto de palhetas que 
impulsionam o líquido através da voluta (Figura abaixo). O rotor 
é fixado no eixo da bomba, este contínuo ao transmissor de 
energia mecânica do motor. 
 
A carcaça é a parte da bomba onde, no seu interior, a energia de 
velocidade é transformada em energia de pressão, o que 
possibilita o líquido alcançar o ponto final do recalque. É no seu 
interior que está instalado o conjunto girante (eixo-rotor) que 
torna possível o impulsionamento do líquido. 
 
A carcaça pode ser do tipo voluta ou do tipo difusor. A de voluta 
é a mais comum podendo ser simples ou dupla (Figura abaixo). 
Como as áreas na voluta não são simetricamente distribuídas em 
torno do rotor, ocorre uma distribuição desigual de pressões ao 
longo da mesma. Isto dá origem a uma reação perpendicular ao 
eixo que pode ser insignificante quando a bomba trabalhar no 
ponto de melhor rendimento, mas que se acentua a medida que 
a máquina sofra redução de vazões, baixando seu rendimento. 
 
Como consequência deste fenômeno temos que para pequenas vazões, eixos de maior diâmetro no rotor. 
Outra providência para minimizar este empuxo radial é a construção de bombas com voluta dupla, que 
consiste em se colocar uma divisória dentro da própria voluta, dividindo-a em dois condutos a partir do 
início da segunda metade desta, ou seja, a 180o do início da "voluta externa", de modo a tentar equilibrar 
estas reações duas a duas, ou minimizar seus efeitos. 
 
Para vazões médias e grandes alguns fabricantes optam por bombas de entrada bilateral para equilíbrio 
do empuxo axial e dupla voluta para minimizar o desequilíbrio do empuxo radial. A carcaça tipo difusor 
 34 
não apresenta força radial, mas seu emprego é limitado a bombas verticais tipo turbina, bombas 
submersas ou horizontais de múltiplos estágios e axiais de grandes vazões. A carcaça tipo difusor limita 
o corte do rotor de modo que sua faixa operacional com bom rendimento, torna-se reduzida. 
 
Principais Componentes: 
 
Rotor: Parte móvel que fornece energia ao fluido. É responsável pela formação de uma depressão no seu 
centro para aspirar o fluido e de uma sobre pressão na periferia para recalcá-lo. 
 
Difusor: canal de seção crescente que recebe o fluido vindo do rotor e o encaminha à tubulação de 
recalque. Possui seção crescente no sentido do escoamento com a finalidade de transformar a energia 
cinética em energia de pressão; são aletas estacionárias que oferecem ao fluido um canal de área 
crescente desde o rotor até a carcaça. 
 
Voluta: o rotor descarrega fluido num canal de área de seção reta contínua e crescente. Aumentando a 
área, a velocidade diminui, reduzindo assim a formação de turbilhões. 
 
 
 
 
 
Classificação das Turbo-bombas 
 
 35 
Quanto à trajetória do fluido dentro do rotor 
 
a) Bombas radiais ou centrífugas: o fluido entra no rotor na direção axial e sai na direção radial. 
Caracterizam-se pelo recalque de pequenas vazões em grandes alturas. A força predominante é a 
centrífuga. 
 
b) Bombas Axiais: o fluido entra no rotor na direção axial e sai também na direção axial. Caracterizam-
se pelo recalque de grandes vazões em pequenas alturas. A força predominante é a de sustentação. 
 
Quanto ao número de entradas para a aspiração e sucção 
 
a) Bombas de sucção simples ou de entrada unilateral: a entrada do líquido se faz através de uma única 
boca de sucção. 
 
b) Bombas de dupla sucção: a entrada do líquido se faz por duas bocas de sucção, paralelamente ao eixo 
de rotação. Esta configuração equivale a dois rotores simples montados em paralelo. O rotor de dupla 
sucção apresenta a vantagem de proporcionar o equilíbrio dos empuxos axiais, o que acarreta uma 
melhoria no rendimento da bomba, eliminando a necessidade de rolamento de grandes dimensões para 
suporte axial sobre o eixo. 
 
Quanto ao número de rotores dentro da carcaça 
 
a) Bombas de simples estágio ou unicelular: a bomba possui um único rotor dentro da carcaça. 
Teoricamente é possível projetar uma bomba com um único estágio para qualquer situação de altura 
manométrica e de vazão. As dimensões excessivas e o baixo rendimento fazem com que os fabricantes 
limitem a altura manométrica para 100 m. 
 
 
 
 
 
 
Corte de uma bomba de monoestágio 
 
b) Bombas de múltiplo estágio: a bomba possui dois ou mais rotores dentro da carcaça. É o resultado da 
associação de rotores em série dentro da carcaça. 
 
Essa associação permite a elevação do líquido a grandes alturas (> 100 m), sendo o rotor radial o indicado 
para esta associação. 
 
 36 
 
Corte de uma bomba de múltiplo estágio 
 
Quanto ao posicionamento do eixo 
 
a) Bomba de eixo horizontal: é a concepção construtiva mais comum. 
 
 
Bomba com eixo horizontal 
 
b) Bomba de eixo vertical: usada na extração de água de poços profundos. 
 
 
Corte de uma bomba de eixo vertical 
 37 
 
Quanto ao tipo de rotor 
 
a) Rotor aberto: usada para bombas de pequenas dimensões. Possui pequena resistência estrutural. Baixo 
rendimento. Dificulta o entupimento, podendo ser usado para bombeamento de líquidos sujos. 
 
b) Rotor semiaberto ou semifechado: possui apenas um disco onde são afixadas as palhetas. 
 
c) Rotor fechado: usado no bombeamento de líquidos limpos. Possui discos dianteiros com as palhetas 
fixas em ambos. Evita a recirculação da água, ou seja, o retorno da água à boca de sucção. 
 
 
Esquemas de rotores fechado (c), semiaberto (b) e aberto (a). 
 
Quanto à posição do eixo da bomba em relação ao nível da água. 
 
a) Bomba de sucção positiva: o eixo da bomba situa-se acima do nível d’água do reservatório de sucção. 
 
b) Bomba de sucção negativa ou afogada: o eixo da bomba situa-se abaixo do nível d’água do reservatório 
de sucção. 
 
 
 38 
2) ELEMENTOS MECÃNICOS DAS BOMBAS 
 
2.1) GAXETAS: 
 
São componentes utilizados para a vedação das bombas centrífugas. São montadas em torno do eixo da 
bomba e apertadas por outro componente chamado “preme-gaxetas”. 
 
Não podem ser totalmente apertadas, devendo permitir um vazamento em média de 40 a 60 gotas por 
minuto para a lubrificaçãoe refrigeração. 
 
 
 
 39 
 
 
2.2) SELOS MECÂNICOS: 
 
São sistemas de selagem utilizados quando não se pode deixar o fluido bombeado vazar. Permitem 
vazamento 100 vezes menores que as gaxetas. 
 
São formados por componentes mecânicos mais elaborados, requerendo melhor eficiência de 
lubrificação e resfriamento, sendo muitas vezes utilizados outros fluidos (água, etilenoglicol), que deve 
ser limpo. 
 40 
 
 
São apertados somente durante a montagem, requerendo cuidados especiais de manutenção. 
 
Falhas mais comuns que prejudicam a vedação das bombas 
 
- montagem e ajustes dimensionais deficientes; 
- quando se usa fluido externo: baixo fluxo ou pressão, acarretando falta de lubrificação e refrigeração; 
- quando não se usa fluido externo: gaxetas muito apertadas ou entupimento nos canais de selagem do 
próprio fluido bombeado; 
- golpe de pressão no bombeamento, transmitindo para a caixa de vedação tensões paralelas ao eixo da 
bomba. 
 
2.3) FILTROS DE SUCÇÃO 
 
São instalados na sucção das bombas para protegê-las da presença de sólidos estranhos, que poderiam 
danificá-las internamente. 
 
Com a continuidade operacional os filtros permanentes tendem a limitar o fluxo para a bomba, podendo 
provocar danos mecânicos nas mesmas. Para facilitar a limpeza, a maior parte dos fabricantes prevê um 
dreno no ponto mais baixo. 
 
 
 
 41 
2.4) VÁLVULAS DE SEGURANÇA DE PRESSÃO 
 
São válvulas que controlam a pressão na tubulação automaticamente pela ação da força 
de uma mola. Podem ser para pressões positivas ou para vácuo. 
 
Sua aplicação está relacionada com as bombas hidráulicas conforme: 
- montada na linha de sucção para proteção da bomba contra golpes de pressão; 
- se a bomba for centrífuga, a válvula de segurança na descarga não se faz necessária ; 
- se a bomba for de deslocamento positivo, é fundamental haver algum tipo de proteção contra alta 
pressão. 
 
Uma válvula de segurança é projetada para proteger o sistema e não para operar permanentemente 
aberta. 
 
3) OPERAÇÃO DE BOMBAS HIDRÁULICAS 
 
3.1) PARTIDA: 
 
Se a bomba estiver partindo pela primeira vez: 
 
- verificar o nível do lubrificante; 
- verificar se o aterramento está conectado; 
- verificar se a proteção do acoplamento está instalada; 
- verificar se a drenagem da base está desobstruída; 
- verificar o sistema de selagem; 
- se o trabalho for a quente, abrir o sistema de aquecimento. 
 
Antes da partida: 
 
- se o produto tem a tendência de cristalizar ou possui sólidos em suspensão, manter abertas as linhas de 
aquecimento e de resfriamento da selagem por uns 15 minutos; 
- abrir toda a válvula de sucção; 
- verificar a presença de líquido na bomba; 
- verificar se existe algum vazamento no selo; 
- partir a bomba com a válvula de descarga fechada e observar a elevação da pressão (SOMENTE PARA 
BOMBAS CENTRÍFUGAS); 
- abrir lentamente a válvula de descarga, evitando mantê-la fechada por muito tempo (SOMENTE PARA 
BOMBAS CENTRÍFUGAS). 
 
 42 
Após a partida: 
 
- verificar se há vazamentos na vedação; 
- verificar se há ruídos anormais, principalmente na região do selo; 
- verificar se há vibrações anormais. 
 
Observações: 
 
 - partir com a válvula de sucção fechada danifica a bomba; 
 - partir com a válvula de descarga aberta, provoca picos de amperagem, que deve desarmar o motor 
elétrico (SOMENTE PARA BOMBAS CENTRÍFUGAS). 
 
3.2) VAZÃO MÍNIMA DE OPERAÇÃO: 
 
Para bombas centrífugas, a recomendação é de valores em torno de 50% do BEP (Best Efficiency Point – 
Ponto de Melhor Eficiência). Entretanto, muitos fabricantes estabelecem valores em torno de 5 a 20% da 
vazão do BEP. 
 
Se uma bomba operar continuamente com vazões abaixo dos valores mínimos recomendados, haverá 
danos mecânicos na bomba produzido pela elevação da temperatura até a vaporização do fluido. 
 
3.3) ESCORVA: 
 
As bombas centrífugas não são capazes, normalmente, de aspirar o 
fluido quando esse se encontra abaixo da sua linha. Nesse caso é 
necessário encher a bomba manualmente antes da partida. Esse 
procedimento chama-se escorva. 
 
Para que a escorva seja realizada é preciso que exista uma válvula de 
retenção no início da tubulação. Se a escorva for aquecida, a bomba não 
parte. 
 
3.4) PRESSÃO DE VAPOR: 
 
A temperatura na qual um líquido ferve é chamada de Ponto de Ebulição (PE). O ponto de ebulição por 
sua vez, varia com a pressão atmosférica. Assim, quanto menor a pressão, menor o PE. Então, a fervura 
de qualquer líquido varia com a pressão atmosférica. 
 
 43 
Gráfico da fervura da água, do éter etílico e do álcool etílico, variando com a pressão 
 
 
PRESSÃO DE VAPOR é a pressão na qual um líquido ferve. Todo líquido tem a sua pressão de vapor que 
varia com a temperatura. 
 
Conclusões: 
 
- se a pressão de sucção abaixar, o líquido bombeado pode ferver e se tornar vapor; 
- temperaturas baixas evitam a fervura de líquidos. 
 
4) O FENÔMENO DA CAVITAÇÃO 
 
Descrição do fenômeno 
Como qualquer outro líquido, a água também tem a propriedade de vaporizar-se em determinadas 
condições de temperatura e pressão. E assim sendo temos, por exemplo, entra em ebulição sob a pressão 
atmosférica local a uma determinada temperatura, por exemplo, no nível do mar (pressão atmosférica 
normal) a ebulição acontece a 100oC. A medida que a pressão diminui a temperatura de ebulição também 
se reduz. Por exemplo, quanto maior a altitude do local menor será a temperatura de ebulição. Em 
consequência desta propriedade pode ocorrer o fenômeno da cavitação nos escoamentos hidráulicos. 
 
Chama-se de cavitação o fenômeno que decorre, nos casos em estudo, da ebulição da água no interior 
dos condutos, quando as condições de pressão caem a valores inferiores a pressão de vaporização. No 
interior das bombas, no deslocamento das pás, ocorrem inevitavelmente rarefações no líquido, isto é, 
pressões reduzidas devidas à própria natureza do escoamento ou ao movimento de impulsão recebido 
pelo líquido, tornando possível a ocorrência do fenômeno e, isto acontecendo, formar-se-ão bolhas de 
vapor prejudiciais ao seu funcionamento, caso a pressão do líquido na linha de sucção caia abaixo da 
pressão de vapor (ou tensão de vapor) originando bolsas de ar que são arrastadas pelo fluxo. Estas bolhas 
de ar desaparecem bruscamente condensando-se, quando alcançam zonas de altas pressões em seu 
caminho através da bomba. Como esta passagem gasoso-líquido é brusca, o líquido alcança a superfície 
do rotor em alta velocidade, produzindo ondas de alta pressão em áreas reduzidas. Estas pressões podem 
 44 
ultrapassar a resistência à tração do metal e arrancar progressivamente partículas superficiais do rotor, 
inutilizando-o com o tempo. 
 
Quando ocorre a cavitação são ouvidos ruídos e vibrações característicos e quanto maior for a bomba, 
maiores serão estes efeitos. Além de provocar o desgaste progressivo até a deformação irreversível dos 
rotores e das paredes internas da bomba, simultaneamente esta apresentará uma progressiva queda de 
rendimento, caso o problema não seja corrigido. Nas bombas a cavitação geralmente ocorre por altura 
inadequada da sucção (problema geométrico), por velocidades de escoamento excessivas (problema 
hidráulico) ou por escorvamento incorreto (problema operacional). 
 
Causas da cavitação 
 
- Filtro da linha de sucção saturado; 
- Respiro do reservatório fechado ou entupido; 
- Linha de sucção muito longa; 
- Muitas curvas na linha de sucção (perdas de cargas); 
- Estrangulamento na linha de sucção; 
- Altura estática da linha de sucção; 
- Linha de sucção congelada; 
Exemplo de defeito provocado pela cavitação: Corrosão das palhetas da bomba 
 
Características de uma bomba em cavitação 
 
- Queda de rendimento; 
- Marcha irregular; 
- Vibração provocada pelo desbalanceamento; 
- Ruído provocado pela implosão das bolhas. 
 
Como evitar a cavitaçãoPrimeiramente, elaborando-se um bom projeto para a linha de sucção. Segundo, aplicando-se uma 
manutenção preventiva. 
 
 45 
NPSH, Conceito: 
 
Significado das Iniciais 
 
São as iniciais do termo em inglês NET POSITIVE SUCTION HEAD, cuja tradução para o Português, seria 
o equivalente a “Balanço no Topo da Sucção Positiva” ou “Altura Livre Positiva de Sucção“. 
 
Significados Técnicos / Definições 
 
NPSH (Net Positive Sucction Head): 
pressão residual com que o fluido chega 
na entrada da bomba que vai fazer com 
que a pressão do fluido no interior da 
bomba não atinja a pressão de vapor do 
fluido. 
 
NPSH requerido: pressão requerida pela 
bomba para que a mesma funcione. 
 
NPSH disponível: pressão com que o 
fluido chega até a entrada da bomba 
(energia que o tipo de instalação fornece 
ao fluido). 
 
Obs.: para que a bomba funcione sem cavitação é necessário que o NPSH disponível seja 10% maior que 
o NPSH requerido. 
 
ALTURA MANOMÉTRICA TOTAL, Conceito 
 
Altura manométrica total é a energia por unidade de peso que o sistema solicita para transportar o fluido 
do reservatório de sucção para o reservatório de descarga, com uma determinada vazão. Essa energia 
será fornecida por uma bomba, que será o parâmetro fundamental para o selecionamento da mesma. É 
importante notar que em um sistema de bombeamento, a condição requerida é a vazão, enquanto que a 
altura manométrica total é uma consequência da instalação. 
 
5) CURVAS CARACTERÍSTICAS DAS BOMBAS 
 
É a representação gráfica em um eixo cartesiano da variação das grandezas características da bomba 
(Figura abaixo). 
Representação gráfica de uma curva característica 
 46 
De acordo com o traçado de H (altura) x Q (vazão) as curvas características podem ser classificadas como: 
 
• flat - altura manométrica variando muito pouco com a variação de vazão; 
• drooping - para uma mesma altura manométrica podemos ter vazões diferentes; 
• steep - grande diferença entre alturas na vazão de 
projeto e a na vazão zero (ponto de shut off); 
• rising - altura decrescendo continuamente com o 
crescimento da vazão. 
 
As curvas tipo drooping são ditas instáveis e são próprias 
de algumas bombas centrífugas de alta rotação e para 
tubulações e situações especiais, principalmente em 
sistemas com curvas de encanamento acentuadamente 
inclinadas. As demais são consideradas estáveis, visto que 
estas para cada altura corresponde uma só vazão, sendo a 
rising a de melhor trabalhabilidade (Figura abaixo). 
 
CONSUMO DE ENERGIA DAS BOMBAS 
 
A função de uma bomba é transferir energia para o fluido, 
logo sua operação sempre implica em consumo de energia. 
 
Como minimizar o consumo de energia de uma bomba ? 
 
- Basta operar considerando: 
- válvulas de sucção sempre abertas; 
- manter o fluido na temperatura recomendada; temperatura baixa aumenta a viscosidade, dificultando 
o trabalho da bomba; 
- evitar o aumento da pressão no tanque de descarga; 
- minimizar o uso de recirculação; 
- ajustar a vazão da bomba para o mais próximo possível do BEP; 
- manter os filtros limpos; 
- partir as bombas centrífugas (e somente elas) com a descarga fechada. 
 
6) TEMPERATURA DE OPERAÇÃO 
 
Se a temperatura de operação mudar, haverá mudança na viscosidade do fluido e na pressão de vapor. 
 
 47 
O que acontece se a temperatura de operação mudar? 
 
- bombas de engrenagens (e outras de deslocamento positivo) operando em altas temperaturas: 
A viscosidade será baixa e haverá falta de lubrificação entre as engrenagens, produzindo limalhas 
metálicas de desgaste. 
 
- bombas de engrenagens (e outras de deslocamento positivo) operando em baixas temperaturas: 
A viscosidade será alta, dificultando a movimentação do líquido, forçando rolamentos e mancais, 
desgastando essas peças. 
 
- bombas centrífugas operando em temperaturas altas: Risco de cavitação e danos para a bomba. 
 
- bombas centrífugas operando em temperaturas baixas: A viscosidade será alta, aumentando o consumo 
de energia. Se a viscosidade subir muito, o bombeamento diminui a vazão e a bomba poderá trabalhar 
em vazio, podendo ser danificada por falta de refrigeração. 
 
7) ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS HIDRÁULICAS 
 
Muitas razões, técnicas e econômicas, levam à necessidade de se efetuar a associação de bombas. Por 
exemplo: 
 
- inexistência no mercado, de bombas que possam , isoladamente atender a vazão de demanda; 
- inexistência no mercado, de bombas que possam, isoladamente atender a altura manométrica do 
projeto; 
- aumento da demanda (vazão) com o decorrer do tempo. 
 
Tipos de Associação de Bombas 
 
- Em Série 
- Em Paralelo 
 
Bombas em série: 
 
Quando a altura manométrica for muito elevada, devemos analisar a possibilidade do emprego de 
bombas em série, pois esta solução poderá ser mais viável, tanto em termos técnicos como econômicos. 
Como principal precaução neste tipo de associação, devemos verificar se cada bomba a jusante tem 
capacidade de suporte das pressões de montante na entrada e de jusante no interior da sua própria 
carcaça. Para melhor operacionalidade do sistema é aconselhável à associação de bombas idênticas, pois 
este procedimento flexibiliza a manutenção e reposição de peças. 
 
 48 
 
associação de bombas em série 
 
Bombas em paralelo: 
 
É comum em sistemas de abastecimento de água, esgotamento ou serviços industriais, a instalação de 
bombas em paralelo, principalmente com capacidades idênticas, porém não exclusivas. Esta solução 
torna-se mais viável quando a vazão de projeto for muito elevada ou no caso em que a variação de vazão 
for perfeitamente predeterminada em função das necessidades de serviço. 
 
No primeiro caso o emprego de bombas em paralelo permitirá a vantagem operacional de que havendo 
falha no funcionamento em uma das bombas, não acontecerá a interrupção completa e, sim, apenas uma 
redução da vazão bombeada pelo sistema. No caso de apenas uma bomba aconteceria a interrupção total, 
pelo menos temporária, no fornecimento. 
 
Na segunda situação a associação em paralelo possibilitará uma flexibilização operacional no sistema, 
pois como a vazão é variável poderemos retirar ou colocar bombas em funcionamento em função das 
necessidades e sem prejuízo da vazão requerida. 
 
Em resumo: 
 
Teoricamente temos que bombas em série 
somam alturas e bombas em paralelo somam 
vazões. Na prática, nos sistemas de recalque, 
isto dependerá do comportamento da curva 
característica da bomba e da curva do 
encanamento, como estudaremos adiante. 
 
 49 
Lista de exercícios 
 
1) Explique o que são máquinas hidráulicas motrizes e geratrizes. 
2) Qual é a aplicabilidade das bombas volumétricas alternativas? Cite seus principais componentes. 
3) Qual é a aplicabilidade das bombas volumétricas de lóbulos? Cite seus principais componentes. 
4) Qual é a aplicabilidade das bombas volumétricas de diafragma? Cite seus principais componentes. 
5) Qual é a aplicabilidade das bombas centrífugas? Cite seus principais componentes. 
6) Cite quais tipos de bombas centrífugas disponíveis. 
7) Qual é a aplicabilidade das bombas axiais? Cite seus principais componentes. 
8) Qual é a melhor posição para instalação de uma bomba? 
9) Cite os principais acessórios recomendados a serem instalados juntos com uma bomba. 
 
 50 
CAPÍTULO 6 - EXTRAÇÃO 
 
A operação de extração consiste em separar os constituintes de uma mistura, pondo essa mistura em 
contato com um líquido que dissolva alguns desses constituintes. A quantidade separada depende da 
quantidade de solvente usado e do tempo de contato, sendo o problema principal estabelecer qual o 
mecanismo adequado de dissolução. No caso de uma substância bem definida e completamente solúvel, 
a separação torna-se uma operação simples de entender. Supondo uma fase líquida “B” e uma substância 
A solúvel em B, ambas em presença uma da outra, a fase B vai dissolvera “A” até se atingir o equilíbrio, 
ou seja, até que esteja saturada em B, formando-se uma única fase, se não se atingir o limite de saturação. 
No caso da quantidade ser superior ao limite de solubilidade, formar-se-á uma fase e o remanescente de 
“A” não solubilizado. “A” dissolução faz-se através de uma interface e vai variando ao longo do tempo. 
Pode dar-se de dois modos: 
 
• com o líquido em repouso; 
 
• com o líquido em movimento (agitação do solvente). 
 
No primeiro caso, o movimento da molécula de “A” em “B” faz-se por um mecanismo de difusão e depende 
das diferenças de concentração. No segundo caso, a dissolução é facilitada por existir uma renovação 
permanente do solvente (por convecção). Os fenómenos de difusão e de convecção são complexos, sendo 
necessário recorrer a cálculos longos que simulem os mecanismos físicos que lhes estão associados. No 
entanto, é do conhecimento comum que o fenómeno da dissolução que está associado à extração é mais 
rápido se for feito com agitação. 
 
No caso de dissolução de um constituinte de uma mistura (de dois constituintes), num solvente, tem-se 
já uma verdadeira extração. Para se perceber melhor o modelo, pode-se considerar que um dos 
constituintes é completamente insolúvel no solvente. Para acontecer a dissolução é necessário que o 
componente a se extrair entre em contato com a superfície livre do solvente. O equilíbrio dá-se entre duas 
soluções do constituinte solúvel, ou seja, a existente e a que se vai formar (fase A e fase B). 
 
O transporte do constituinte solúvel através do primeiro dissolvente terá um mecanismo inverso ao da 
dissolução descrito anteriormente e pode fazer-se por difusão ou por convecção, formando-se na 
interface um filme estacionário. Existirão, assim, dois filmes adjacentes através dos quais se faz a 
transferência. No entanto, quando uma das fases é sólida, não se formam dois filmes, mas apenas um. 
 
No caso de solventes parcialmente solúveis entre si, há necessidade de recorrer a diagramas binários 
para saber as concentrações e a composição das fases em presença dos componentes presentes. Este fato 
torna-se mais complexo se existirem mais de dois solventes, podendo-se, para isso, recorrer-se a 
diagramas ternários a fim de se conhecerem as condições de equilíbrio. 
 51 
Convém referir que um fator que não foi abordado detalhadamente é o tempo de execução desta 
operação, que é longa, se os fenómenos se realizarem apenas por difusão. Para facilidade de aplicação 
dos diagramas ternários podem-se usar diagramas binários, procurando-se, apenas naqueles, pontos 
específicos. 
 
Do ponto de vista prático, a extração deve efetuar-se reduzindo o mais possível o tempo e a quantidade 
de solvente. O tempo de extração total, teoricamente, é infinito, sendo a operação na fase final muito lenta, 
porque o solvente extrator vai-se concentrando. Assim, para aumentar o rendimento, opera-se por 
andares, ou seja, o dissolvente vai extrair uma primeira formação enquanto a velocidade for razoável, 
sendo este renovado, e assim sucessivamente, chamando-se a este processo extração por contato 
múltiplo. O solvente que sai em cada andar é o extrato e a mistura é o resíduo, podendo o número de 
andares ser igual a dois ou superior. 
 
Outro processo é o de contracorrente. Neste caso, o solvente novo entra por um andar em que a mistura 
está quase toda processada. O resíduo que sair desta operação é o resíduo final e o solvente que sair deste 
andar vai para outro, onde a mistura é mais rica no constituinte que se quer extrair, e assim por diante. 
Com este processo, consegue-se reduzir o tempo de extração com um rendimento desejável. Os processos 
de contato múltiplo e contracorrente reduzem também a quantidade de solvente a usar. Um exemplo 
típico dá como valores de solventes, para uma dada extração e para um dado rendimento, os seguintes: 
 
• simples: 3,7l 
 
• contato múltiplo: 1,9l 
 
• contracorrente: 1,2l 
 
Instalações piloto e processos industriais 
 
Para o estabelecimento do número de andares e, dada a complexidade deste assunto, recorre-se a 
instalações piloto e ensaios laboratoriais para determinar o processo de extração. Modernamente, 
recorre-se também a modelos computacionais, os quais têm em linha de conta a especificidade dos 
processos químicos que lhes estão associados. 
 
A extração aplica-se em inúmeros processos industriais como a purificação de óleos lubrificantes ou a 
extração de gases em sistema de desgasificação (desgasificadores ou desaeradores), em circuitos de água 
de alimentação de caldeira. 
 
A operação denominada Extração Líquido-Líquido é empregada nos processos de separação de um ou 
mais compostos de uma mistura líquida, quando estes não podem ser separados por destilação de forma 
economicamente viável. 
 52 
 
Geralmente, tais separações ocorrem nos seguintes casos: 
 
a) os componentes a serem separados são pouco voláteis – seria necessário, então, utilizar processos com 
temperaturas muito altas, combinadas com pressões muito baixas, com a finalidade de conseguir a 
separação desejada; 
 
b) os componentes a serem separados têm aproximadamente as mesmas volatilidades – neste caso, seria 
necessária a utilização de colunas de destilação com um número muito grande de estágios de separação 
(pratos), consequentemente torres muito elevadas, a fim de conseguir a separação desejada; 
 
c) os componentes são susceptíveis à decomposição – os compostos ou componentes a serem separados 
sofrem decomposição quando atingem a temperatura necessária para a separação; 
 
d) o componente menos volátil que se quer separar está presente em quantidade muito pequena – não 
seria economicamente viável, em tal situação, vaporizar toda a mistura líquida para obter o produto 
desejado. 
 
O processo de Extração Líquido-Líquido é a operação no qual um composto dissolvido em uma fase 
líquida é transferido para outra fase líquida. A fase líquida, que contém o composto a ser separado, é 
denominada de solução e o composto a ser separado é denominado de soluto. A fase líquida, utilizada 
para fazer a separação do soluto, é denominada de solvente. O solvente deverá ser o mais insolúvel 
possível na solução. De acordo com a natureza do composto que se quer extrair da solução, isto é, o soluto, 
basicamente, há dois tipos de extração: 
 
a) extração de substâncias indesejáveis – o soluto é uma impureza que deverá ser retirada da solução. O 
produto desejado neste processo de separação é a solução livre do soluto. Como exemplo, pode ser citada 
a extração de compostos de enxofre existentes nos derivados de petróleo, como a gasolina, o querosene 
e outras correntes. Outro exemplo é a retirada de compostos aromáticos de correntes de óleos 
lubrificantes para purificação dos mesmos; 
 
b) extração de substâncias nobres – o soluto é, neste caso, o composto desejado após a operação de 
separação, o restante da solução é o produto indesejável do processo. 
 
Mecanismo da extração 
 
O mecanismo do processo de extração ocorre, basicamente, de acordo com as seguintes etapas: 
 53 
 
 
a) mistura ou contato íntimo entre o solvente e a solução a ser tratada. Ao longo desta etapa, ocorrerá a 
transferência do soluto da solução para a fase solvente; 
 
b) a separação entre a fase líquida da solução, denominada de rafinado, e a fase líquida solvente, 
denominada de extrato; 
 
c) recuperação do solvente e do soluto. Para a recuperação do soluto do solvente, é necessário que estes 
tenham características que permitam a separação dos mesmos através de um simples processo de 
destilação ou qualquer outro tipo de separação simples e possível. O ciclo da extração pode ser 
representado pela figura seguinte, de forma que a massa específica do solvente é menor do que a massa 
específica da solução, para que seja possível a extração. 
 
Equipamentos do processo de extração 
 
De um único estágio:Neste tipo de equipamento, os líquidos são misturados, ocorre à extração e os 
líquidos insolúveis são decantados. Esta operação poderá ser contínua ou descontínua. Este equipamento 
é correspondente ao esquema da figura anterior. 
 
De múltiplos estágios: Baseado, ainda, no exemplo da figura anterior, caso o rafiando (A + B) seja mais 
uma vez processado e a este seja adicionada nova porção de solvente, será possível extrair mais soluto 
da solução e o rafinado tornar-se-á ainda mais puro. Quanto maior o número de estágios, maior será a 
extração. Se, ao invés de ser utilizado solvente novo e puro para cada caso, um sistema em contracorrente, 
for empregado, o solvente puro entrará em contato com a carga em contracorrente e tem-se então um 
sistema de múltiplos estágios, 
que formam uma sucessão de 
estágios simples. Os 
equipamentos que fazem a 
extração líquido-líquido, em 
múltiplos estágios, utilizam o 
princípio desta figura uma 
 54 
única coluna, geralmente, semelhantes a uma torre de destilação, podendo ou não conter recheios ou 
ainda bandejas. Os principais tipos de equipamentos são: 
 
a) torre de dispersão; 
b) torre com recheios; 
c) torre agitada. 
 
Equilíbrio entre as fases líquidas 
 
 
Existe uma analogia, que se pode fazer, entre os processos de esgotamento e ou absorção em relação ao 
processo de extração. A fase líquida do solvente, o extrato, pode ser considerada como a fase vapor, 
enquanto que a fase líquida da solução, o rafinado, pode ser considerada a fase líquida. 
 55 
 
Na absorção e no esgotamento, quando as duas fases entram em equilíbrio, não há mais alteração da 
composição nem da fase líquida, nem da fase vapor. Da mesma forma na extração, quando é atingido o 
equilíbrio entre as fases, então não haverá mais alteração das composições do extrato e do rafinado, o 
que está ilustrado na figura a seguir. 
 
Fatores que influenciam a extração - relação solvente-carga 
 
De forma semelhante ao processo de absorção, na extração, também existe uma relação mínima 
solvente/carga, abaixo da qual não é possível efetuar a extração desejada. Quanto maior a relação 
solvente/carga, melhor será a extração, pois uma concentração maior de solvente na solução aumentará 
o potencial de transferência de massa do soluto para a fase líquida do solvente, com a consequente 
formação do extrato. 
 
Qualidade do solvente 
 
Nos casos em que o solvente é recuperado, após a extração, quanto mais isento de soluto ele retornar 
para a torre de extração, melhor será a extração, pois sua composição estará mais afastada da composição 
de equilíbrio com a carga e maior será a transferência de soluto da fase da solução (carga) para a fase 
solvente. 
 
Influência da temperatura 
 
Embora seja adequado que o solvente apresente insolubilidade na carga, isto na prática não ocorre, pois 
sempre existe, ainda que pequena, uma solubilidade mútua entre as fases que aumenta com a elevação 
da temperatura. A composição das duas fases em equilíbrio muda, então, com a alteração da temperatura. 
 
Isto pode influenciar de forma negativa na extração desejada. Portanto, nunca se deve operar com 
temperaturas acima das recomendadas para certo processo de extração, pois poderá ocorrer a dissolução 
de parte ou até mesmo de todo o solvente na carga ou vice-versa, impedindo a separação das duas fases 
líquidas. Caso haja certa dissolução de solvente na carga ou vice-versa, o equipamento não terá uma 
operação satisfatória com consequente queda de eficiência no processo de extração. 
 56 
CAPÍTULO 7 - CONVERSÃO DE UNIDADES 
 
Alguns conhecimentos são fundamentais para que se possa estudar de forma adequada a disciplina 
denominada Operações Unitárias, como conhecimentos sobre conversão de unidades, unidades que 
podem ser medidas lineares, de área, de volume, de massa, de pressão, de temperatura, de energia, de 
potência. 
 
É necessário conhecer as correlações existentes entre medidas muito utilizadas na Indústria Química, 
como é o caso das medidas de temperatura, de pressão, de energia, de massa, de área, de volume, de 
potência e outras que estão sempre sendo correlacionadas. 
 
Alguns exemplos de correlações entre medidas lineares 
1 mil = 1760 yd = 5280 ft = 63.360 in 
1 yd = 3ft= 36 in 
1 ft = 12 in 
1 in = 25,4mm = 2,54 cm = 0,254 dm = 0,0254 m 
1 ft = 304,8 mm = 30,48 cm = 3,048 dm = 0,3048 m 
1 yd =914,4mm = 91,44 cm = 9,144 dm = 0,9144 m 
1 mil =1,609344 km = 16,09344 hm = 160,9344 dam = 1.609,344 m 
 
Alguns exemplos de correlações entre volumes 
1 bbl = 5,6145583332 ft³ = 42 gal = 336 pints 
1 ft³ = 7,480519481 gal = 59,84415585 pints 
1 gal = 8 pints 
1 bbl = 0,1589872949 m3 = 158,9872949 dm³ = 158987,2949 cm ³ 
1 ft3 = 0,02831684659 m³ = 28,31684659 dm³ = 28316,84659 cm³ 
1 gal = 0,003785411784 m³ = 3,785411784dm³ = 3785,411784 cm³ 
1 pint = 0,000473176473 m³ = 0,473176473 dm³ = 473,176473 cm³ 
1 m³ = 1.000 dm³ = 1.000.000 cm³ 
1 dm³ = 1 L 
 
Alguns exemplos de correlações entre massas 
1 lb = 16,000000256 oz = 453,5923773 g 
1 oz = 28,34952313 g 
1 t = 1.000 kg = 1.000.000 g 
1 kg = 1.000 g 
 
 57 
Alguns exemplos de correlações entre pressões 
1 atm = 1,01325 bar = 1,033 kgf/cm2 = 760 mm Hg = 10,3 m H2O = 101.325 Pa = 14,7 psi (lbf/in2) = 105 
N/m2 
 
Algumas observações sobre medições de pressão 
Pressão Absoluta = Pressão Relativa + Pressão Atmosférica 
Pressão Barométrica = Pressão Atmosférica 
Pressão Manométrica = Pressão Relativa 
 
Alguns exemplos de correlações entre temperaturas 
θºC = (θºF - 32) / 1,8 
θºF = (1,8 . θºC) + 32 
θK = θºC + 273,15 (temperaturas absolutas) 
θR = θºF + 460 (temperaturas absolutas) 
 
Alguns exemplos de correlações de energia 
1 kcal = 3,97 BTU = 3,088 ft.lbf = 4,1868 kJ 
1 BTU = 252 cal = 778 ft.lbf 
1 cal = 4,1868 J 
 
Alguns exemplos de correlações entre potências 
1 HP = 1,014 CV = 550 ft.lbf/s = 42,44 BTU/min 
1 kW = 1,341 HP = 1 kJ/s = 1.248 kVA 
1 W = 1 J/s 
1 kWh = 3.600 J 
 
Alguns exemplos de correlações de viscosidade 
1 poise = 0,1 Pa.s 
1 Pa.s = 1 N.s/m² = 1 kg/(m.s) = 1 PI 
1 stokes = 100 centistokes = 1cm²/s = 0,0001 m²/s. 
 
 58 
Lista de exercícios 
 
1) Transforme as seguintes unidades de medida para o sistema m, kg, s, °C, J 
 
a) 50 lb/ft³ 
b) 8,3 gal/lb 
c) 1,987 BTU/(lb.°F) 
d) 15.000 gal/dia (considere: ρ = 5,5 lb/in³) 
e) 100 ºF 
f) 120 km/h 
g) 412 kcal/h 
h) 30 lb/in² 
 
2) Explique as prováveis grandezas dos itens acima. (ex. 100 °F é temperatura) 
 
3) Pesquise: Qual é o comprimento ou espessura, e transforme em metros utilizando a notação 
científica: 
 
a) Um fio de cabelo; 
b) Um bit de informação em um DVD; 
c) Uma célula humana da epiderme. 
 
 59 
CAPÍTULO 8 - MECÂNICA DOS FLUIDOS 
 
NOÇÕES DE HIDROSTÁTICA 
 
Hidrostática é o ramo da Física que estuda a força exercida por e sobre líquidos em repouso. Este nome 
faz referência ao primeiro fluido estudado, a água, é por isso que, por razões históricas, mantém-se esse 
nome. Fluido é uma substância que pode escoar facilmente, não tem forma própria e tem a capacidade de 
mudar de forma ao ser submetido à ação e pequenas forças. Lembrando que a palavra fluido pode 
designar tanto líquidos como gases. 
 
ELEMENTOS DE HIDROSTÁTICA 
 
Massa específica ou densidade absoluta ( ou ) 
 
A massa específica é uma característica da substância que constitui o corpo e é obtida pelo quociente 
entre a massa e o volume do corpo, quando este é maciço e homogêneo. A unidade de massa específica 
no SI é o kg/m3, mas também é muito utilizada a unidade g/cm3. 
 
𝜌 =
𝑚
𝑣
 
 
Importante 
 
Densidade e densidade absoluta são grandezas físicas diferentes. Observe que podemos obter qualquer 
das duas grandezas utilizando a fórmula acima, porém, só teremos a densidade absoluta ou massa 
específica se o corpo em questão for maciço e homogêneo, de outra forma, o que estaremos obtendo é 
uma característica