DesafiosContemporneosemCinciasExatasUmaAbordagemInterdisciplinareCrticaVolume1

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2024 by Editora e-Publicar 
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pelos autores 
Editora Chefe 
Patrícia Gonçalves de Freitas 
Editor 
Roger Goulart Mello 
Diagramação 
Patrícia Gonçalves de Freitas 
Roger Goulart Mello 
Projeto gráfico e edição de arte 
Patrícia Gonçalves de Freitas 
 
 
Revisão 
Os Autores 
 
Open access publication by Editora e-Publicar 
 
DESAFIOS CONTEMPORÂNEOS EM CIÊNCIAS EXATAS: UMA ABORDAGEM 
INTERDISCIPLINAR E CRÍTICA, VOLUME 1. 
Todo o conteúdo dos capítulos desta obra, dados, informações e correções são de 
responsabilidade exclusiva dos autores. O download e compartilhamento da obra são 
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Alessandra Dale Giacomin Terra – Universidade Federal Fluminense 
Andrelize Schabo Ferreira de Assis – Universidade Federal de Rondônia 
Bianca Gabriely Ferreira Silva – Universidade Federal de Pernambuco 
Cristiana Barcelos da Silva – Universidade do Estado de Minas Gerais 
Cristiane Elisa Ribas Batista – Universidade Federal de Santa Catarina 
Daniel Ordane da Costa Vale – Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais 
Danyelle Andrade Mota – Universidade Tiradentes 
 
 
 
 
Dayanne Tomaz Casimiro da Silva - Universidade Federal de Pernambuco 
Deivid Alex dos Santos - Universidade Estadual de Londrina 
Diogo Luiz Lima Augusto – Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro 
Edilene Dias Santos - Universidade Federal de Campina Grande 
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Érica de Melo Azevedo - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de 
Janeiro 
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Ezequiel Martins Ferreira – Universidade Federal de Goiás 
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Francisco Oricelio da Silva Brindeiro – Universidade Estadual do Ceará 
Glaucio Martins da Silva Bandeira – Universidade Federal Fluminense 
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Inaldo Kley do Nascimento Moraes – Universidade CEUMA 
Jaisa Klauss - Instituto de Ensino Superior e Formação Avançada de Vitória 
Jesus Rodrigues Lemos - Universidade Federal do Delta do Parnaíba 
João Paulo Hergesel - Pontifícia Universidade Católica de Campinas 
Jose Henrique de Lacerda Furtado – Instituto Federal do Rio de Janeiro 
Jordany Gomes da Silva – Universidade Federal de Pernambuco 
Jucilene Oliveira de Sousa – Universidade Estadual de Campinas 
Luana Lima Guimarães – Universidade Federal do Ceará 
Luma Mirely de Souza Brandão – Universidade Tiradentes 
Marcos Pereira dos Santos - Faculdade Eugênio Gomes 
Mateus Dias Antunes – Universidade de São Paulo 
Milson dos Santos Barbosa – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba 
– IFPB 
 
 
 
 
 
Naiola Paiva de Miranda - Universidade Federal do Ceará 
Rafael Leal da Silva – Universidade Federal do Rio Grande do Norte 
Rodrigo Lema Del Rio Martins - Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro 
Willian Douglas Guilherme - Universidade Federal do Tocantins 
 
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) 
 
D441 
 
Desafios contemporâneos em ciências exatas: uma abordagem 
interdisciplinar e crítica, volume 1 / Organizadores Milson dos 
Santos Barbosa, Luma Mirely de Souza Brandão, Roger 
Goulart Mello. – Rio de Janeiro: e-Publicar, 2024. 
 
Livro em Adobe PDF 
ISBN 978-65-5364-286-7 
 
1. Ciências exatas. 2. Pesquisa. 3. Inovação tecnológica. I. 
Barbosa, Milson dos Santos (Organizador). II. Brandão, Luma 
Mirely de Souza (Organizadora). III. Mello, Roger Goulart 
(Organizador). IV. Título. 
 
CDD 509 
 
Elaborada por Bibliotecária Janaina Ramos – CRB-8/9166 
 
2024 
Editora e-Publicar 
Rio de Janeiro, Brasil 
contato@editorapublicar.com.br 
www.editorapublicar.com.br 
 
 
 
http://www.editorapublicar.com.br/
 
 
 
 
Apresentação 
 
É com grande satisfação que a Editora e-Publicar apresenta a obra intitulada “Desafios 
Contemporâneos em Ciências Exatas: Uma Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1”. 
Neste livro engajados pesquisadores contribuíram com suas pesquisas. Esta obra é composta 
por capítulos que abordam múltiplos temas da área. 
Desejamos a todos uma excelente leitura! 
 
Editora e-Publicar 
 
 
Sumário 
CAPÍTULO 1 .......................................................................................................................... 14 
ESTIMATIVA DO CONSUMO DE GÁS LIQUEFEITO DE PETRÓLEO NO 
AQUECIMENTO DOS LEITES BOVINO, CAPRINO E BUBALINO ................................ 14 
César Augusto Canciam 
CAPÍTULO 2 .......................................................................................................................... 24 
REDE NEURAL ARTIFICIAL PARA PREDIÇÃO DE PERFIS DE CONCENTRAÇÃO NA 
FERMENTAÇÃO DE MEL COM ADIÇÃO DE EXTRATO DE CASCA DE JABUTICABA
 .................................................................................................................................................. 24 
Orlando Gomes Neto 
Beatriz da Silva Gomes da Costa 
Rafael Ramos de Andrade 
Matheus Boeira Braga 
Rubens Maciel Filho 
Laura Plazas Tovar 
Anna Rafaela Cavalcante Braga 
Tiago Dias Martins 
CAPÍTULO 3 .......................................................................................................................... 42 
SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE NANOFORMAS DE TiO2 PARA APLICAÇÃO 
FOTOCATALÍTICA ............................................................................................................... 42 
Aline Joana Rolina Wohlmuth Alves dos Santos 
Mariana Inoue Dupinski 
Thaís Pires dos Santos 
Isadora Atrib Garcia 
Henrique Blank 
Wladimir Hernandez Flores 
CAPÍTULO 4 .......................................................................................................................... 62 
TENDÊNCIA ESPACIAL DE NÍVEIS DE RIOS NAS BACIAS HIDROGRÁFICAS DE 
ALAGOAS E PERNAMBUCO............................................................................................... 62 
Cézar Daniel Ferreira de Menezes 
Brisa Soriano de Andrade 
Djane Fonseca da Silva 
Henrique Ravi Rocha de Carvalho Almeida 
Pedro Fernandes de Souza Neto 
Josicleda Domiciano Galvíncio 
Heliofábio Barros Gomes 
CAPÍTULO 5 .......................................................................................................................... 81 
A CONSTRUÇÃO DE UM TELEGRAFO NA INTERFACE DO ENSINO DE 
ELETROMAGNETISMO ....................................................................................................... 81 
Raila Leal Silva 
Givanildo Sales Silva 
Haroldo Reis Alves de Macêdo 
DOI 10.47402/ed.ep.c240211953867
DOI 10.47402/ed.ep.c240211964867
DOI 10.47402/ed.ep.c240211975867
CAPÍTULO 6 .......................................................................................................................... 93 
ESTUDO DE CASO: OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE TAMPAS DE 
ALUMÍNIO, VISANDO A REDUÇÃO DA ESPESSURA DA CHAPA .............................. 93 
João Arthur Cavalcante Figueiredo 
Siomara Dias da Rocha 
CAPÍTULO 7 ........................................................................................................................ 106 
IMPLANTAÇÃO DE DISPOSITIVO DE IÇAMENTO PARA BOMBONAS, TAMBORES E 
SACARIAS – ERGONOMIA DE PROCESSO ....................................................................106 
Márcio Ferreira da Silva 
Siomara Dias da Rocha 
CAPÍTULO 8 ........................................................................................................................ 118 
UM MÉTODO VOLTAMÉTRICO PARA DETERMINAÇÃO DE 1-NAFTOL USANDO 
ELETRODO DE PASTA DE CARBONO MODIFICADO COM FTALOCIANINA DE 
FERRO ................................................................................................................................... 118 
Fernanda Silva Soares 
Flaviana Justino Rolim Severo 
Amanda Cecília da Silva 
Mário César Ugulino de Araújo 
Katia Messias Bichinho 
CAPÍTULO 9 ........................................................................................................................ 129 
STARTISTIC: UM JOGO COOPERATIVO PARA O ENSINO DE ESTATÍSTICA1 ....... 129 
Éric Carvalho Rocha 
Rafael Leal da Silva 
Alex Samyr Mesquita Barbosa Correio 
CAPÍTULO 10 ...................................................................................................................... 144 
AJUSTE DE PARÂMETROS DE INTERAÇÃO DO MODELO TERMODINÂMICO NRTL 
PARA SISTEMAS BINÁRIO E TERNÁRIO FORMADOS POR ÁGUA, 
MONOETILENOGLICOL E CLORETO DE SÓDIO EM BAIXAS PRESSÕES .............. 144 
Adriano Rafael Candido Silva 
Mario Hermes de Moura Neto 
Mateus Fernandes Monteiro 
Leonardo dos Santos Pereira 
Osvaldo Chiavone Filho 
Raffael Andrade Costa de Melo 
André Anderson Costa Pereira 
CAPÍTULO 11 ...................................................................................................................... 163 
GESTÃO DE RESÍDUOS NA CONSTRUÇÃO CIVIL ....................................................... 163 
Ricardo Leão de Souza 
Siomara Dias da Rocha 
DOI 10.47402/ed.ep.c240211986867
DOI 10.47402/ed.ep.c240211997867
DOI 10.47402/ed.ep.c240212008867
DOI 10.47402/ed.ep.c240212019867
DOI 10.47402/ed.ep.c2402120210867
DOI 10.47402/ed.ep.c2402120311867
CAPÍTULO 12 ...................................................................................................................... 175 
PROPOSTA DE METODOLOGIA PARA PLANEJAMENTO E GESTÃO DE 
MANUTENÇÃO INDUSTRIAL ......................................................................................... .175 
Thiago dos Santos Lima 
Siomara Dias da Rocha 
CAPÍTULO 13 ...................................................................................................................... 185 
AVALIAÇÃO DAS ESTRATÉGIAS DE CONTROLE DA POLUIÇÃO DO AR EM 
MANAUS: UMA REVISÃO SISTEMÁTICA ..................................................................... 185 
Viviane Michele Vasconcelos Alves 
Siomara Dias da Rocha 
CAPÍTULO 14 ...................................................................................................................... 198 
ANÁLISE DE SENSIBILIDADE PARAMÉTRICA DE UM MODELO DE HIDRÓLISE 
ENZIMÁTICA DE BAGAÇO PRÉ-TRATADO COM PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO 
ALCALINO CONSIDERANDO ALTAS CONCENTRAÇÕES DE SÓLIDOS ................. 198 
Lucas Valente Carnaúba 
Rafael Ramos de Andrade 
CAPÍTULO 15 ...................................................................................................................... 215 
PROJETO DE BANCO DE DADOS E ROTINA PL/SQL PARA GESTÃO HOSPITALAR E 
DISTRIBUIÇÃO DE VAGAS DE INTERNAÇÃO ............................................................. 215 
Thiago Carvalho da Silva 
João Paulo Viana 
Raphael Navarro e Silva 
Haroldo José Romano 
Patricia Bellin Ribeiro 
CAPÍTULO 16 ...................................................................................................................... 230 
CONCEITOS DE FÍSICA MODERNA TRABALHADOS ATRAVÉS DE EXPERIMENTO 
LÚDICO: ESPECTROSCÓPIO CASEIRO .......................................................................... 230 
Eva da Silva Barbosa 
Aricelma Costa Ibiapina 
Isaias Pereira Coelho 
CAPÍTULO 17 ...................................................................................................................... 244 
CÁLCULO DE LIMITES NA JANELA CAS DO GEOGEBRA ......................................... 244 
Fabiana Tristão de Santana 
CAPÍTULO 18 ...................................................................................................................... 252 
AVALIAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS DE PLATAFORMAS ROBÓTICAS ............. 252 
Glaúcio Ferreira Loureiro 
DOI 10.47402/ed.ep.c2402120412867
DOI 10.47402/ed.ep.c2402120513867
DOI 10.47402/ed.ep.c2402120816867
DOI 10.47402/ed.ep.c2402120917867
DOI 10.47402/ed.ep.c2402121018867
CAPÍTULO 19 ...................................................................................................................... 272 
A UTILIZAÇÃO DO JOGO “QUAL É A FUNÇÃO?” NO APRENDIZADO DE FUNÇÕES 
AFINS E QUADRÁTICAS ATRAVÉS DA ENGENHARIA DIDÁTICA ......................... 272 
Gustavo de Lima Silva 
Juan Carlo da Cruz Silva 
CAPÍTULO 20 ...................................................................................................................... 290 
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS E ANÁLISE DE DESEMPENHO DE EDIFICAÇÕES: A 
DISCIPLINA DE FÍSICA NA FORMAÇÃO PROFISSIONAL DO TÉCNICO EM 
EDIFICAÇÕES ...................................................................................................................... 290 
Luiz Henrique de Souza Santos 
Luiz Henrique Pereira Chrispim 
Leandro Oliveira da Luz 
Margareth Santoro Baptista de Oliveira 
CAPÍTULO 21 ...................................................................................................................... 302 
EXPERIMENTAÇÃO E CONTEXTUALIZAÇÃO NO ENSINO DE QUÍMICA: UMA 
PROPOSTA DE NIVELAMENTO NO ENSINO MÉDIO .................................................. 302 
Jennyfer Caroline Rocha dos Santos 
Thayse Maria de Souza Batista 
Lidiane Silva de Araújo 
Verônica de Melo Andrade 
Leandro Soares Malaquias 
Alison Silva Oliveira 
Ladjane Pereira da Silva Rufino de Freitas 
CAPÍTULO 22 ...................................................................................................................... 317 
ROTINA PL/SQL E DATABASE PARA DISTRIBUIÇÃO DE VOUCHERS PARA 
BRASILEIROS NA GUERRA DA UCRÂNIA .................................................................... 317 
Thiago Carvalho da Silva 
Richard Thiago Godoi 
Micheli Pereira da Silva 
Kaique César de Paula Silva 
Patricia Bellin Ribeiro 
CAPÍTULO 23 ...................................................................................................................... 329 
BIOENERGIA: A PRODUÇÃO DE ETANOL DE MILHO EM GOIÁS ........................... 329 
Lorena Oliveira Lima 
CAPÍTULO 24 ...................................................................................................................... 337 
INTEROPERABILIDADE DE DADOS DE SAÚDE: ESTUDO SOBRE 
ADAPTABILIDADE ENTRE O PADRÃO OPENEHR E OS PRINCÍPIOS FAIR ............ 337 
Samyr Santos Delfino 
Marckson Roberto Ferreira de Sousa 
DOI 10.47402/ed.ep.c2402121119867
DOI 10.47402/ed.ep.c2402121220867
DOI 10.47402/ed.ep.c2402121321867
DOI 10.47402/ed.ep.c2402121523867
DOI 10.47402/ed.ep.c2402121624867
CAPÍTULO 25 ......................................................................................................................350 
ESTUDO GEMOLÓGICO DAS ESMERALDAS DO VALE DO PANJSHIR, 
AFEGANISTÃO ....................................................................................................................350 
Gabriela Sampaio Luchsinger 
João Pedro Brito Lima 
Daniela Teixeira Carvalho Newman 
José Albino Newman Fernández 
CAPÍTULO 26 .......................................................................................................................371 
CARACTERIZAÇÃO GEMÓLOGICA DA GRANDIDIERITA, PROVENIENTE DO SRI 
LANKA ...................................................................................................................................371 
Lívia Carolline Silva Lopes 
Daniela Teixeira Carvalho de Newman 
José Albino Newman Fernández 
Ana Paula Maria de Assis 
CAPÍTULO 27 ......................................................................................................................387CONSERVAÇÃO E RESTAURO DE ROCHAS ORNAMENTAIS UTILIZADAS NO 
PATRIMÔNIO PÉTREO: O CASO DO MÁRMORE CARRARA NO CONJUNTO 
ARQUITETÔNICO DA ESCADARIA BÁRBARA LINDEMBERG..................................387
Paloma Barcelos Teixeira 
Daniela Teixeira Carvalho de Newman 
José Albino Newman Fernández 
CAPÍTULO 28 ......................................................................................................................407 
CARACTERIZAÇÃO GEMOLÓGICA PRELIMINAR DA ESMERALDA DE 
CANTAGALO, MG ...............................................................................................................407 
Magda Jurdi Santos Pereira 
Daniela Teixeira Carvalho Newman 
José Albino Newman Fernández 
Ana Paula Maria de Assis 
CAPÍTULO 29 .......................................................................................................................428 
ESTUDO GEMOLÓGICO DAS INCLUSÕES PRESENTES NO BERILO PROVENIENTE 
DO PEGMATITO ALTO VÁRZEA ALEGRE, ITARANA, ES...........................................428
James Bolivar Gomes 
Jamilson José Guerra 
Daniela Teixeira Carvalho Newman 
José Albino Newman Fernández 
Ana Paula Maria de Assis 
CAPÍTULO 30 .......................................................................................................................444 
UTILIZAÇÃO DE SELOS E ALGUNS DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA 
LABORATÓRIOS GEMOLÓGICOS, COM APLICABILIDADE NO BRASIL ................444 
Gleidison de Jesus Silva Alves 
Rosângela da Silva Soares 
Ana Paula Maria de Assis 
José Albino Newman Fernández 
 
Editora e-Publicar – Desafios Contemporâneos em Ciências Exatas: Uma 
Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
14 
CAPÍTULO 1 
 
ESTIMATIVA DO CONSUMO DE GÁS LIQUEFEITO DE PETRÓLEO NO 
AQUECIMENTO DOS LEITES BOVINO, CAPRINO E BUBALINO 
 
César Augusto Canciam 
 
RESUMO 
Este trabalho realizou uma modelagem estimando o consumo de gás liquefeito de petróleo (GLP) no aquecimento 
de alimentos. Para tanto, foram considerados três modelos matemáticos empíricos do calor específico do alimento. 
A partir da modelagem desenvolvida, foram realizadas cinco simulações, considerando como alimentos: leite de 
vaca integral, leite de vaca desnatado, leite de cabra integral, leite de cabra desnatado e leite de búfala integral. Os 
resultados em cada simulação encontram-se próximos, sugerindo que pode ser aplicado qualquer um dos três 
modelos matemáticos empíricos do calor específico na estimativa do consumo de GLP no aquecimento. 
 
PALAVRAS-CHAVE: Aquecimento; GLP; Consumo; Modelagem. 
 
1 INTRODUÇÃO 
A Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) considera como 
gás liquefeito de petróleo (GLP) as misturas de hidrocarbonetos gasosos contendo de três a 
quatro átomos de carbono em suas moléculas que podem ser liquefeitos por resfriamento e/ou 
compressão. Dessa forma, o GLP pode ser classificado em: mistura propano comercial (GLP 
I), mistura butano comercial (GLP II), mistura propano/butano (GLP III) e mistura propano 
especial (GLP IV) (PETROBRÁS, 2022). 
O “gás de cozinha” ou “gás de botijão” é o produto que a ANP classifica como mistura 
propano/butano (GLP III). Esta mistura de hidrocarbonetos contém em maior proporção 
propano e/ou propeno e butano e/ou buteno, sendo os percentuais variáveis. O GLP é incolor e, 
desde que apresente um baixo teor de enxofre, é considerado inodoro. Neste caso, uma pequena 
quantidade de etilmercaptana (em geral) é adicionada ao GLP a fim de lhe conferir um odor 
facilmente identificável no caso de uma situação de vazamento (PETROBRÁS, 2022). 
No ano de 2020, de acordo com o Balanço Energético Nacional, 78,6 % do GLP 
demandado no Brasil foi empregado no setor residencial. O principal uso do GLP está associado 
à cocção de alimentos, podendo ser também empregado no aquecimento residencial de água e 
como combustível em aparelhos domésticos diversos (EMPRESA DE PESQUISA 
ENERGÉTICA, 2022). 
Muitos domicílios brasileiros que utilizam o GLP provavelmente também são atendidos 
por outras fontes energéticas mais baratas em relação ao GLP ou sem custo para os usuários, 
http://lattes.cnpq.br/9504673237113795
 
Editora e-Publicar – Desafios Contemporâneos em Ciências Exatas: Uma 
Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
15 
como por exemplo, lenha e carvão vegetal. Estas residências provavelmente são de famílias de 
renda mais baixa, em especial de áreas rurais ou de zonas periféricas mais empobrecidas das 
cidades, que cozinham com GLP e, à medida que o orçamento familiar diminui, empregam a 
lenha como solução energética para a cocção de alimentos. Por outro lado, a escolha da fonte 
energética pode também ser uma questão mais cultural do que econômica. Por exemplo, em um 
mesmo domicílio da área rural, o GLP pode ser utilizado para assar alimentos que demandam 
maior controle de temperatura (como, por exemplo, bolos) e os fogões a lenha para cozinhar 
alimentos com maior tempo de cozimento (como, por exemplo, feijões) (EMPRESA DE 
PESQUISA ENERGÉTICA, 2022). 
Segundo Souza (2023), o consumo residencial de GLP no ano de 2022 atingiu a pior 
marca dos últimos dez anos, em virtude do preço, impulsionando o uso da lenha como fonte 
energética. 
De acordo com a Empresa de Pesquisa Energética (2022), o uso do GLP corresponde a 
uma solução energética limpa, eficiente, disponível, de fácil acesso e que melhora em muito as 
condições de saúde de seus usuários. A formação de fumaça, fuligem e materiais particulados, 
além dos gases monóxido de carbono, metano, óxidos nitrogenados e óxidos sulfúricos emitidos 
na queima das biomassas tradicionais (lenha e carvão vegetal, principalmente), podem causar 
graves doenças respiratórias. Outra questão associada, a procura por lenha em áreas de matas e 
de florestas próximas aos domicílios, principalmente pelas famílias de menor renda, contribui 
para o aumento do desmatamento, erosão dos solos e assoreamento de rios, entre outras 
consequências prejudiciais ao meio ambiente. 
Dessa forma, os objetivos deste trabalho foram modelar matematicamente o consumo 
de GLP no aquecimento de alimentos e simular os aquecimentos de 1 kg de leite de vaca 
integral, 1 kg de leite de vaca desnatado, 1 kg de leite de cabra integral, 1 kg de leite de cabra 
desnatado e 1 kg de leite de búfala integral, de 10 para 90 º C. Na modelagem matemática 
desenvolvida, foram adotados parâmetros como a composição de cada leite e o poder calorífico 
inferior médio do GLP. 
2 MATERIAIS E MÉTODOS 
No aquecimento de um alimento, sem que haja mudança de estado físico, à pressão 
constante; um sistema sem energia cinética e sem energia potencial, considerando também que 
não houve perda de energia para o ambiente e que o sistema se encontra em regime permanente, 
a equação do balanço de energia é escrita na forma de (SINGH; HELDMAN, 1998): 
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
16 
(1) f
i
T
pT
H Q m C dT∆ = = ⋅ ⋅∫
Isto é, a variação da entalpia de um alimento ( H∆ ) é igual ao calor necessário para o 
seu aquecimento ( Q ), considerando a massa do alimento ( m ), o seu calor específico ( pC ) e a 
variação da temperatura (T ), na forma derivada. As temperaturas inicial e final correspondem, 
respectivamente, a iT e a fT . 
Na Equação (1), a unidade da massa do alimento é kg. 
O calor específico de um alimento tem sido modelado por equações empíricas em 
função da composição do alimento ou em função da composição do alimento e da temperatura 
(RAO; RIZVI, 1994). 
No modelo matemático empírico proposto por Dickerson, o calor específico está em 
função da composição do alimento em termos das massas de carboidratos ( cm ), proteínas ( pm
lipídios ( ml ), minerais ( am ) e água ( wm ), conforme a Equação (2) (SINGH; HELDMAN, 
1998). Na Equação (2), a unidade das massas de carboidratos, proteínas, lipídios, minerais e 
água é kg. 
(2) ( ) ( )( ) ( ) ( )1,424 1,549 1,675 0,837 4,187p c p l a wC m m m m m= ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅
No modelo matemático empírico desenvolvido por Fernandez-Martin e Montes, o calor 
específico de um alimento está em função da temperatura (em º C) e o do teor de água deste 
alimento ( wX ), conforme a Equação (3) (RAO; RIZVI, 1994). 
(3) ( ) ( ){ } ( )1,370 0,0113 1 4,190p w wC T X X= + ⋅ ⋅ − + ⋅ ⋅  
No modelo matemático empírico desenvolvido por Choi e Okos, uma equação empírica 
do calor específico é proposta para os componentes do alimento em função da temperatura. 
Dessa forma, as Equações (4), (5), (6), (7) e (8) correspondem, respectivamente, às equações 
empíricas do calor específico dos componentes proteínas ( ppC ), carboidratos ( pcC ), lipídios 
( plC ), minerais ( paC ) e água ( pwC ) (IRUDAYARAJ, 2001). 
(4) ( ) ( )3 6 21,9842 1,4733 10 4,8008 10ppC T T− −= + ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅
(5) ( ) ( )3 6 21,54884 1,9625 10 5,9399 10pcC T T− −= + ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅
(6) ( ) ( )3 6 21,9842 1,4733 10 4,8008 10plC T T− −= + ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅
),
 
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
17 
(7) ( ) ( )3 6 21,0926 1,8898 10 3,6817 10paC T T− −= + ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ 
(8) ( ) ( )5 6 24,1762 9,0864 10 5,4731 10pwC T T− −= − ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ 
Assim, o calor específico de um alimento, considerando o modelo matemático empírico 
proposto por Choi e Okos, é determinado pela Equação (9) (IRUDAYARAJ, 2001). 
(9) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )p p pp c pc l pl a pa w pwC m C m C m C m C m C= ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ 
A unidade do calor específico nas Equações (2), (3) e (9) é kJ/kg °C (RAO; RIZVI, 
1994; SINGH; HELDMAN, 1998; IRUDAYARAJ, 2001). Na Equação (9), a unidade das 
massas de proteínas, carboidratos, lipídios, minerais e água é kg. 
O poder calorífico inferior de um combustível ( PCI ) corresponde à razão entre o calor 
liberado pela queima completa e utilizado para a evaporação da água formada pela combustão 
do hidrogênio e a massa do combustível queimado (BRASIL, 2004). Assim, o poder calorífico 
inferior não considera o calor proveniente da condensação do vapor d’água. Como na grande 
maioria dos processos térmicos, o vapor d’água gerado pela combustão do hidrogênio não 
condensa, mantendo-se no estado superaquecido; o uso do poder calorífico inferior nos cálculos 
de conversão energética torna-se mais próximo da situação real (COSTA, 2016). 
Dessa forma, a massa de um combustível utilizado no aquecimento de um alimento, em 
kg, pode ser obtida por meio da Equação (10). 
(10) 
( )
( )
f
i
T
pT
comb
c t
m C dT
m
PCIη η
⋅ ⋅
=
⋅ ⋅
∫
 
Em que combm corresponde à massa de um combustível, cη corresponde à eficiência da 
combustão e tη , à eficiência térmica. Segundo Nogueira e Trosseros (2004), a eficiência da 
combustão de combustíveis de origem fóssil é de 98 %. Enquanto que, a eficiência térmica é 
de 85 %. 
No Brasil, as referências oficiais consideram o poder calorífico inferior médio do GLP 
equivalente a 11100 kcal/kg (COSTA, 2016). Como 1 cal equivale a 4,1868 J (BRASIL, 2004), 
o poder calorífico inferior médio do GLP corresponde a 46,4735 kJ/g. 
Dessa forma, com base na Equação (10), a massa de GLP utilizada no aquecimento de 
um alimento ( GLPm ), em g, é dada por: 
 
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
18 
(11) 
( )
38,7124
f
i
T
pT
GLP
m C dT
m
⋅ ⋅
=
∫
 
Assim, considerando os modelos matemáticos empíricos propostos para o calor 
específico do alimento, a Equação (11) pode ser escrita na forma de: 
a) Para o modelo matemático empírico proposto por Dickerson: 
(12) 1.
38,7124GLP
m A Xm ⋅
= 
Em que: 
(14) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )1,424 1,549 1,675 0,837 4,187c p l a wA m m m m m= ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ 
(13) ( )1 f iX T T= − 
b) Para o modelo matemático empírico proposto por Fernandez-Martin e Montes: 
(15) 
( ) ( )1 2
38,7124GLP
m B X C X
m
⋅ ⋅ + ⋅  = 
Em que: 
(16) ( )1,370 2,820 wB X= + ⋅ 
(17) ( )0,00565 1 wC X= ⋅ − 
(18) ( )2 2
2 f iX T T= − 
c) Para o modelo matemático empírico proposto por Choi e Okos: 
(19) 
( ) ( ) ( ){ }1 2 3
38,7124GLP
m D E X F G X H I X
m
⋅ + ⋅ + + ⋅ + + ⋅          = 
Em que: 
(20) ( )1,9842 p lD m m= ⋅ + 
(21) ( ) ( ) ( )1,54884 1,0926 4,1762c a wE m m m= ⋅ + ⋅ + ⋅ 
(22) ( )47,3665 10 p lF m m−= ⋅ ⋅ + 
 
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19 
(23) ( ) ( ) ( )4 4 59,8125 10 9,4480 10 4,5432 10c a wG m m m− − −= ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ 
(24) ( )61,6002 10 p lH m m−= ⋅ ⋅ + 
(25) ( ) ( ) ( )6 6 61,9799 10 1,2272 10 1,8242 10c a wI m m m− − −= ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ 
(26) ( )3 3
3 f iX T T= − 
A composição dos leites de vaca integral, vaca desnatado, cabra integral, cabra 
desnatado e búfala integral está indicada na Tabela 1. 
Tabela 1: Composição dos leites estudados (em 1 kg de produto). 
Componente Leite de vaca 
integral 
Leite de vaca 
desnatado 
Leite de cabra 
integral 
Leite de cabra 
desnatado 
Leite de 
búfala integral 
Água (kg) 0,8720 0,9060 0,8790 0,8790 0,8310 
Carboidratos (kg) 0,0592 0,0514 0,0352 0,0455 0,0531 
Proteínas (kg) 0,0293 0,0312 0,0333 0,0312 0,0382 
Lipídeos (kg) 0,0323 0,0040 0,0442 0,0360 0,0702 
Minerais (kg) 
(calculado por 
diferença) 
 
0,0072 
 
0,0074 
 
0,0083 
 
0,0083 
 
0,0075 
Fonte: Adaptado de Tabela Brasileira de Composição de Alimentos (2023a, 2023b, 2023c, 2023d, 2023e). 
 
Nas simulações, foram considerados os aquecimentos de 1 kg de cada tipo de leite, de 
10 para 90 º C, sem que haja mudança de estado físico nos leites nem a degradação térmica de 
nenhum dos componentes dos leites. 
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Os valores obtidos para a massa de GLP utilizada nos aquecimentos de 1 kg de cada 
tipo leite estudado, de 10 para 90 º C, estão indicados na Tabela 2. 
Pode-se observar na Tabela 2, que o maior consumo de GLP foi no aquecimento do leite 
de vaca desnatado. Enquanto, que o menor, no aquecimento do leite de búfala integral. Tanto o 
maior quanto o menor consumo de GLP ocorreram nos três modelos matemáticos estudados. 
Na Tabela 1, o leite de vaca desnatado apresentou a maior quantidade de água, enquanto 
o leite de búfala integral, a menor quantidade de água, dentre os leites estudados. Assim, é de 
se considerar que existe uma relação direta do consumo de GLP no aquecimento de alimentos 
com a massa de água presente no alimento, ou seja, quanto maior a massa de água presente no 
alimento, maior é a massa de GLP utilizada em seu aquecimento. 
 
 
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20 
Tabela 2: Valores da massa de GLP utilizada no aquecimento (em g) segundo cada modelo matemático do calor 
específico do alimento. 
Modelo matemático do 
calor específico do 
alimento 
Leite de 
vaca 
integral 
Leite de vaca 
desnatado 
Leite de cabra 
integralLeite de cabra 
desnatado 
Leite de 
búfala integral 
Dickerson 7,9373 8,1170 7,9831 7,9783 7,7248 
Fernandez-Martin e 
Montes 
8,0622 8,2207 8,0949 8,0949 7,8712 
Choi e Okos 7,9728 8,1253 8,0211 8,0124 7,8009 
Fonte: Autoria própria (2023). 
Os valores das medidas de tendência central (média, mediana e moda) dos valores 
indicados na Tabela 2 estão relacionados na Tabela 3. Enquanto que os valores das medidas de 
dispersão (amplitude, variância, desvio-padrão e coeficiente de variação) estão relacionados na 
Tabela 4. 
Tabela 3: Medidas de tendência central para o conjunto de valores relacionados na Tabela 2. 
Medida de tendência 
central 
Leite de vaca 
integral 
Leite de vaca 
desnatado 
Leite de cabra 
integral 
Leite de cabra 
desnatado 
Leite de 
búfala integral 
Média (g) 7,9908 8,1543 8,0330 8,0285 7,7990 
Mediana (g) 7,9728 8,1253 8,0211 8,0124 7,8009 
Moda (g) Não existe Não existe Não existe Não existe Não existe 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Tabela 4: Medidas de dispersão para o conjunto de valores relacionados na Tabela 3. 
Medida de dispersão Leite de vaca 
integral 
Leite de vaca 
desnatado 
Leite de cabra 
integral 
Leite de cabra 
desnatado 
Leite de 
búfala integral 
Amplitude (g) 0,1249 0,1037 0,1118 0,1166 0,1464 
Variância (g2) 2,7614.10-3 2,2137.10-3 2,1544.10-3 2,3961.10-3 3,5740.10-3 
Desvio-padrão (g) 5,2549.10-2 4,7050.10-2 4,6416.10-2 4,8950.10-2 5,9783.10-2 
Coeficiente de 
variação (%) 
0,6576 0,5770 0,5778 0,6097 0,7666 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
No conjunto de dados da massa de GLP utilizada no aquecimento (Tabela 2) não se 
observa nenhum valor que apareça com maior frequência e por isso, não existe a moda. 
Com relação às medidas de dispersão (Tabela 4), pode-se observar que as amplitudes 
são pequenas, ou seja, as dispersões totais no conjunto de dados são pequenas. As variâncias, 
que indicam o grau de concentração em torno da média (quanto maior a variância, menor é o 
grau de concentração em torno da média), observa-se um maior grau de concentração em torno 
das médias, pois as variâncias são pequenas. Da mesma forma que as variâncias, os desvios-
padrões indicam a aproximação dos valores com a sua média (quanto menor o desvio-padrão, 
mais os valores da variável se aproximam de sua média). Dessa forma, os desvios-padrões são 
pequenos, indicando que as distribuições de frequência das variáveis são menos abertas. 
 
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21 
Segundo Triola (2008), a partir do coeficiente de variação pode-se avaliar a 
homogeneidade do conjunto de dados e consequentemente, se a média é uma boa medida para 
representar estes dados. Assim, para o conjunto de dados relacionados na Tabela 2, os 
coeficientes de variação são pequenos (menores que 1 %), indicando homogeneidade no 
conjunto de dados. 
No Brasil, as opções de embalagens do GLP correspondem a recipientes com 
capacidades de 2, 7, 8, 13, 20 e 45 kg. A embalagem mais conhecida é o chamado P13, que é o 
botijão de 13 kg, utilizado principalmente na cocção de alimentos (GASTALDONI, 2009). 
Assim, considerando um botijão de 13 kg, na Tabela 5 está relacionado o número de vezes em 
que se pode aquecer 1 kg de cada leite estudado, de 10 para 90 º C. Neste caso, a base de cálculo 
foram as médias das massas de GLP utilizadas no aquecimento indicadas na Tabela 3. Na 
Tabela 5, não foram consideradas as casas decimais, após a vírgula. 
Tabela 5: Número de vezes em que se é possível aquecer 1 kg de cada leite estudado, considerando um botijão 
de 13 kg. 
Leites Número de vezes 
Vaca integral 1626 
Vaca desnatado 1594 
Cabra integral 1618 
Cabra desnatado 1619 
Búfala integral 1666 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
A partir da Tabela 5, é possível verificar que existe uma diferença significativa no 
número de vezes em que se aquece o leite de búfala integral (1666) em relação ao aquecimento 
do leite de vaca desnatado (1594), ou seja, são 72 vezes a mais. Já comparando os leites de vaca 
integral (1626) e desnatado (1594), esta diferença cai para 32 vezes. Comparando os leites de 
vaca integral (1626) e cabra integral (1618), esta diferença corresponde a 8 vezes. Comparando 
os leites de búfala integral (1666) e cabra integral (1618), esta diferença é de 48 vezes. 
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
A partir da aplicação de um balanço de energia em um sistema de aquecimento de um 
alimento foi possível modelar matematicamente o consumo de GLP, com base no conhecimento 
do poder calorífico inferior médio do GLP e nos modelos matemáticos empíricos de Dickerson, 
Fernandez-Martin e Montes e Choi e Okos para o calor específico do alimento. 
A aplicação da estatística descritiva na análise dos valores obtidos nas simulações dos 
aquecimentos de 1 kg dos leites estudados permitiu verificar que as médias do conjunto de 
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22 
dados sobre a massa de GLP utilizada no aquecimento são boas medidas para representar esses 
dados, pois as variâncias, os desvios-padrões e os coeficientes de variação são pequenos. 
Os resultados sugerem que existe uma relação direta do consumo de GLP no 
aquecimento de alimentos com a massa de água presente no alimento, ou seja, quanto maior 
a 
massa de água presente no alimento, maior é a massa de GLP utilizada em seu aquecimento. 
REFERÊNCIAS 
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Interciência, 2004. 
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investimentos e o abastecimento de GLP no Brasil. 2022. Disponível em: 
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COSTA, F. C. Algoritmo de conversão para GLP. 2016. Disponível 
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Gás Natural importado e sua tendência futura. 2009. 51f. Trabalho de Conclusão de 
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Editoria Acribia, 1998. 
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https://www.researchgate.net/publication/272831207_Carbon_sequestration_and_substitution_by_wood_energy
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
23 
SOUZA, K. Pobreza energética: por que a queda no consumo de GLP no país importa. Exame, 
2023. Disponível em: https://exame.com/examein/pobreza-energetica-por-que-a-queda-
noconsumo-de-glp-no-pais-importa.Acessado em: Abr. 2023. 
TABELA BRASILEIRA DE COMPOSIÇÃO DE ALIMENTOS. Composição de Alimentos 
(Em Medidas Caseiras). Disponível em: https://www.tbca.net.br/base-
dados/int_composicao_alimentos.php?cod_produto=BRC0043G. Acessado em: Out. 2023a. 
TABELA BRASILEIRA DE COMPOSIÇÃO DE ALIMENTOS. Composição de Alimentos 
(Em Medidas Caseiras). Disponível em: https://www.tbca.net.br/base-
dados/int_composicao_alimentos.php?cod_produto=BRC0036G. Acessado em: Out. 2023b. 
TABELA BRASILEIRA DE COMPOSIÇÃO DE ALIMENTOS. Composição de Alimentos 
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TABELA BRASILEIRA DE COMPOSIÇÃO DE ALIMENTOS. Composição de Alimentos 
(Em Medidas Caseiras). Disponível em: https://www.tbca.net.br/base-
dados/int_composicao_alimentos.php?cod_produto=BRC0029G. Acessado em: Out. 2023d. 
TABELA BRASILEIRA DE COMPOSIÇÃO DE ALIMENTOS. Composição de Alimentos 
(Em Medidas Caseiras). Disponível em: https://www.tbca.net.br/base-
dados/int_composicao_alimentos.php?cod_produto=BRC0027G. Acessado em: Out. 2023e. 
TRIOLA, M. F. Introdução à Estatística. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2008. 
 
https://exame.com/examein/pobreza-energetica-por-que-a-queda-noconsumo-de-glp-no-pais-importa
https://exame.com/examein/pobreza-energetica-por-que-a-queda-noconsumo-de-glp-no-pais-importa
https://www.tbca.net.br/base-dados/int_composicao_alimentos.php?cod_produto=BRC0043G
https://www.tbca.net.br/base-dados/int_composicao_alimentos.php?cod_produto=BRC0043G
https://www.tbca.net.br/base-dados/int_composicao_alimentos.php?cod_produto=BRC0036G
https://www.tbca.net.br/base-dados/int_composicao_alimentos.php?cod_produto=BRC0036G
https://www.tbca.net.br/base-dados/int_composicao_alimentos.php?cod_produto=BRC0028G
https://www.tbca.net.br/base-dados/int_composicao_alimentos.php?cod_produto=BRC0028G
https://www.tbca.net.br/base-dados/int_composicao_alimentos.php?cod_produto=BRC0029G
https://www.tbca.net.br/base-dados/int_composicao_alimentos.php?cod_produto=BRC0029G
https://www.tbca.net.br/base-dados/int_composicao_alimentos.php?cod_produto=BRC0027G
https://www.tbca.net.br/base-dados/int_composicao_alimentos.php?cod_produto=BRC0027G
 
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24 
CAPÍTULO 2 
 
REDE NEURAL ARTIFICIAL PARA PREDIÇÃO DE PERFIS DE 
CONCENTRAÇÃO NA FERMENTAÇÃO DE MEL COM ADIÇÃO DE EXTRATO 
DE CASCA DE JABUTICABA 
 
Orlando Gomes Neto 
Beatriz da Silva Gomes da Costa 
Rafael Ramos de Andrade 
Matheus Boeira Braga 
Rubens Maciel Filho 
Laura Plazas Tovar 
Anna Rafaela Cavalcante Braga 
Tiago Dias Martins 
 
RESUMO 
O hidromel é uma bebida alcoólica fermentada à base de água e mel produzida pela ação de leveduras, 
normalmente linhagens de Saccharomyces cerevisae, sobre açúcares como glicose e frutose. O produtor, muitas 
vezes, se depara com empecilhos derivados do baixo conhecimento e falta de controle dos parâmetros importantes 
do processo. Pensando nisto, o presente trabalho teve como objetivo a elaboração de um sensor virtual baseado 
em Redes Neurais Artificiais capaz de predizer a concentração de células (X), de açúcares totais (S) e a 
concentração de etanol (P) durante a fermentação para o fabrico de hidromel com adição polpa de casca de 
jabuticaba. Para que isto fosse possível, escolheu-se como variáveis de entrada: temperatura, pH do fermentado, 
concentração de sólidos solúveis totais (°Brix) e a densidade óptica (D.O.) Para a obtenção e simulação da rede 
feedforward com treinamento supervisionado, foram utilizados dados experimentais de uma fermentação realizada 
durante o projeto de IC de Costa (2020) (Processo FAPESP: 19/24444-1). As redes neurais foram testadas em 
diversas configurações e feita a identificação de quais foram os melhores algoritmos de treinamento, funções de 
ativação, número de camadas intermediárias e quantidade de neurônio em cada camada a fim de otimizar a 
predição das variáveis de saída pela rede. O sensor virtual foi utilizado com sucesso para monitorar e otimizar a 
produção da bebida, garantindo bom rendimento, produtividade e alta qualidade do produto. A rede neural poderá 
ser aplicada para outras bebidas fermentadas, variações de hidromel e condições de processo, desde que a rede 
seja retreinada. Embora essas RNAs tenham apresentado desempenho semelhante (com erros na faixa de 10-3 %), 
a escolha da rede mais adequada foi baseada na minimização do número de parâmetros (NP). Nesse contexto, a 
RNA ideal para o monitoramento da fermentação de hidromel foi identificada com a arquitetura 3-15-3, treinada 
com o algoritmo Levenberg-Marquardt com Regularização Bayesiana e funções de ativação tansig-purelin, 
compreendendo um total de 108 parâmetros. 
 
PALAVRAS-CHAVE: Inteligência artificial; Fermentação alcoólica; Sensor virtual neural. 
 
1 INTRODUÇÃO 
Atualmente, a demanda por produtos com significado histórico e impacto 
socioeconômico tem crescido, beneficiando pequenos produtores e a produção artesanal. O 
hidromel, uma das bebidas alcoólicas mais antigas, tem experimentado um renascimento, 
especialmente nos Estados Unidos. Esse ressurgimento é atribuído ao crescente interesse na 
cultura geek, com entusiastas de festivais medievais e da mitologia nórdica valorizando a 
bebida. A influência de grandes produções cinematográficas e literárias, como "Game of 
Thrones" e "Senhor dos Anéis", contribuíram para essa tendência. 
http://lattes.cnpq.br/7689996829278129
http://lattes.cnpq.br/8396945238137060
http://lattes.cnpq.br/3068647614747317
http://lattes.cnpq.br/0980540299416238
http://lattes.cnpq.br/5436713663763286
http://lattes.cnpq.br/5957249756042771
http://lattes.cnpq.br/1145965338858435
http://lattes.cnpq.br/4325081860304693
 
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25 
Estudos recentes têm explorado a adição de frutas, especialmente nativas do Brasil, ao 
hidromel, visando enriquecer sua composição e sabor. A jabuticaba, por exemplo, com sua 
estabilizante antocianina, adiciona cor e sabor distintos à bebida. Além disso, proporciona um 
caráter antioxidante (NYHAN; SAHIN; ARENDT, 2023). 
Na Figura 1, o processo fermentativo é detalhado nos passos da operação, desde a 
obtenção da matéria prima, até as análises físico-químicas e microbiológicas para a obtenção 
dos dados experimentais. 
O monitoramento eficiente das concentrações de células, açúcares redutores e etanol é 
essencial no controle do processo fermentativo do hidromel. Técnicas convencionais de 
medição são lentas, portanto, este estudo focou no desenvolvimento de um sensor virtual 
inovador utilizando Redes Neurais Artificiais (RNAs). Este sensor visa prever as concentrações 
desses componentes em tempo real, utilizando dados experimentais de fácil obtenção, como 
°Brix, pH e densidade óptica, para otimizar o processo fermentativo. 
Redes neurais artificiais são inspiradas na estrutura neural de organismos vivos e 
consistem em unidades de processamento, semelhantes aos neurônios biológicos. A capacidade 
de processamento dessas redes é determinada pela informação armazenada nas conexões entre 
essas unidades, conhecidas como pesos. Esses pesos são ajustados através de um processo de 
aprendizado que utiliza padrões de treinamento específicos (KAVEH; MESGARI, 2022). 
 
 
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26 
Figura 1: Processo fermentativo do hidromel. 
 
Fonte: Autoria Própria (2023). 
 
A eficácia de uma rede neural artificial (RNA) é avaliada pela precisão com que ela 
pode replicar os dados de saída desejados. Para isso, o neurônio artificial precisa ser treinado 
para executar uma tarefa específica (FLECK et al., 2016). 
Durante o treinamento, a RNA analisa e assimila informações de padrõesapresentados, 
formando uma compreensão única do problema em questão. Nesse processo, os pesos das 
conexões entre as unidades são ajustados. Assim, ao término do treinamento, a RNA possui 
uma compreensão do contexto em que opera, "salva" em seus parâmetros. Existem diversas 
técnicas para treinar RNAs, mas quando aplicadas à modelagem, o método de aprendizado 
supervisionado é frequentemente utilizado (FLECK et al., 2016). 
Adicionalmente, este trabalho teve como propósito avaliar meticulosamente a eficácia 
de cinco algoritmos de otimização distintos. Paralelamente, analisou-se o impacto de diversas 
funções de ativação. Estas análises fornecem diretrizes valiosas para futuras investigações no 
 
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27 
campo da produção de hidromel e destacam a versatilidade das RNAs em processos 
fermentativos. 
2 MATERIAIS E MÉTODOS 
Na presente parte de métodos, detalha-se a abordagem adotada desde a seleção de 
variáveis até a análise dos resultados. Inicia-se com a coleta de dados por meio de experimentos 
de fermentação, seguida pelo tratamento desses dados e a configuração de uma rede neural. 
Após o treinamento e validação da rede, realizam-se simulações para, finalmente, equacionar e 
analisar os resultados obtidos, garantindo uma compreensão profunda do processo em estudo. 
3 FERMENTAÇÃO 
O panorama geral dos métodos experimentais foi fornecido e advém, de forma 
completa, do trabalho de iniciação cientifica de Costa, em 2021. 
Para o preparo do extrato de casca de jabuticaba, a ser usado nas fermentações, foi 
adicionado 50 % (m/m) de casca de jabuticaba, e 50 % de água mineral. Após, a mistura foi 
triturada em liquidificador por 5 minutos, peneirada usando peneiras de 60 mesh. A fração 
líquida, denominada de extrato, foi armazenada. 
O meio de cultivo utilizado foi uma mistura de 2/3 (vol) de mel (adquirido de produtores 
rurais na região de São Miguel Arcanjo – SP), diluído com água mineral até atingir uma 
concentração de sólidos solúveis de 30 ºBrix, e 1/3 de extrato de casca de jabuticaba 
adicionalmente, o meio foi enriquecido com 0,5% de extrato de levedura e 1% de peptona. 
Após o preparo, o meio foi submetido a vapor fluente por 10 minutos. Previamente, o 
fermentador vazio fora esterilizado em autoclave por 20 minutos. 
Antes da inoculação no fermentador, uma etapa crucial de preparação do inóculo foi 
executada. Essa etapa consistiu na hidratação do inóculo, para a qual 1,08 g de Saccharomyces 
cerevisiae da marca comercial Premier Blanc, da Fermentis, foram adicionados a 15 mL de 
água destilada. Essa quantidade foi utilizada para obter uma concentração inicial de inóculo no 
fermentador de 0,36 g/L, de acordo com recomendações do fabricante. Em seguida, o inóculo 
foi mantido em uma estufa a 30 ºC por um período de 30 minutos. 
As fermentações foram conduzidas em um fermentador do modelo Labfors 5, fabricado 
pela Infors HT na Suíça, em temperaturas de 20, 25 e 30°. A agitação foi realizada com o auxílio 
de duas turbinas de pás planas, operando a 200 rpm, conforme descrito por Ferraz (2015). O 
volume total do meio de cultivo utilizado foi de 3,0 L (COSTA, 2021). 
 
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28 
4 OBTENÇÃO DOS DADOS EXPERIMENTAIS 
Neste estudo, foram adotadas diversas técnicas para a determinação e análise de 
diferentes parâmetros relacionados à fermentação e composição de amostras. A concentração 
celular foi determinada utilizando a técnica gravimétrica. As amostras foram submetidas à 
centrifugação a uma velocidade de 4000 rpm durante 15 minutos, utilizando-se uma centrífuga 
modelo 5702 R da Eppendorf. O precipitado obtido após a centrifugação foi lavado em duas 
etapas consecutivas e, em seguida, seco em estufa a 70˚C, conforme metodologia proposta por 
Andrade et al. (2013). 
Para a quantificação da concentração de açúcares redutores, que compreendem a glicose 
e frutose e etanol, o sobrenadante das amostras foi analisado utilizando cromatografia líquida 
de alta eficiência (HPLC). O monitoramento do pH durante o processo de fermentação foi 
realizado em tempo real, utilizando um sensor autoclavável adquirido a partir da empresa 
Mettler Toledo. 
A análise da absorbância das amostras (densidade óptica), que foram previamente 
diluídas em uma proporção de 1:15, foi conduzida em um espectrofotômetro modelo Genesys 
10S da marca Thermo Scientific, com um comprimento de onda fixado em 600 nm. 
Adicionalmente, a quantificação de sólidos solúveis, que serve como uma predição da 
concentração de sacarose, ou °Brix, no sobrenadante, foi realizada utilizando um refratômetro 
digital modelo HI96801 da marca Hanna Instruments. 
5 TRATAMENTO DOS DADOS EXPERIMENTAIS 
Para realizar a modelagem da fermentação, foram utilizados os dados experimentais 
disponíveis. No entanto, devido à limitação na quantidade de dados coletados, foi adotada uma 
estratégia comum em estudos envolvendo Redes Neurais Artificiais (RNAs), que consiste na 
geração de dados adicionais por meio de ajuste de equações suaves. Essa abordagem tem sido 
amplamente empregada (BECKER et al., 2002) e foi aplicada com êxito em estudos recentes 
conduzidos pelo grupo Choji et al. (2021) e Irizawa, Martins e Veggi (2021). 
Por meio desse procedimento, foram gerados 200 novos pontos, mantendo um intervalo 
de tempo constante. Isso resultou em uma base de dados expandida que melhorou 
significativamente o processo de treinamento da RNA. Essa estratégia de geração de dados 
adicionais foi fundamental para garantir que a RNA fosse devidamente treinada e pudesse 
aprender com maior precisão as complexas interações do processo de fermentação ao longo do 
tempo. 
 
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29 
6 SELEÇÃO DAS VARIÁVEIS DE ENTRADA E SAÍDA 
A abordagem envolveu o desenvolvimento de uma única Rede Neural Artificial (RNA) 
capaz de prever simultaneamente três variáveis essenciais no processo de fermentação: X 
(concentração de células), S (concentração dos açucares redutores) e P (concentração de 
produto) em g.L-1. Para alcançar esse objetivo, foram selecionadas cuidadosamente as variáveis 
de entrada que seriam utilizadas na RNA, levando em consideração diversos aspectos cruciais 
para o sucesso da modelagem. 
Na escolha das variáveis de entrada, foram considerados vários fatores importantes. O 
pH, por exemplo, foi incluído devido à sua relevância como uma variável crítica a ser 
monitorada, uma vez que baixos valores de pH podem inibir o crescimento de diversos 
microrganismos no processo. A densidade óptica (D.O.) foi outra variável de entrada escolhida, 
pois se relaciona com o crescimento microbiano, desempenhando um papel crucial na 
caracterização do processo. Além disso, também foi incorporada a concentração de sólidos 
solúveis (°Brix), uma vez que a presença de altas concentrações de substrato pode resultar em 
efeitos indesejáveis, como a inibição por substrato e o aumento do tempo de fermentação. 
Outro aspecto relevante na escolha dessas variáveis de entrada foi sua facilidade de 
medição, uma vez que é fundamental que as variáveis sejam práticas e acessíveis de se obter 
durante o processo de fermentação. A Figura 2 (a) oferece uma representação esquemática da 
RNA, com uma única camada intermediária (oculta), que gera as três variáveis de saída: 
concentração de células, açucares redutores e produto. A Figura 2 (b) por outro lado, ilustra 
uma RNA com duas camadas intermediárias prevendo P, S e X. 
Figura 2: Rede de uma e duas camadas intermediárias. 
 
 
Fonte: Autoria Própria (2023). 
 
 
 
 
(a) (b) 
 
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30 
7 DEFINIÇÃO DOS PARÂMETROS DE EFICIÊNCIA DA REDE 
Para avaliar a eficácia da rede neural, foram utilizados três parâmetros fundamentais: a 
função objetivo (𝐹𝐹𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂), o erro médio percentual absoluto (MAPE) e o coeficiente de correlação 
de Pearson (ρ). Ao final de cada uma das quatro etapas (treinamento, validação, teste e 
simulação), os valores desses parâmetros foram armazenados para uma análise abrangente do 
desempenho da rede (SILVA, 2016). 
A função objetivo escolhida foi a média da diferença quadrática entre os valores 
calculados pela RNA e os valores experimentais reais, conhecida como Mean Squared Error 
(MSE), conforme expresso na Equação 1: 
(1) 𝐹𝐹𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂 = 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 = 1
𝑛𝑛
∑ �ℎ𝑗𝑗,𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 − ℎ𝑗𝑗,𝑟𝑟𝑒𝑒𝑟𝑟𝑒𝑒�
2𝑛𝑛
𝑗𝑗=1 
Nesta equação, n representa o número de pontos experimentais, hj,rede é o valor previsto 
pela RNA, e hj,exp é o valor real para o ponto experimental j. É crucial destacar que quanto mais 
próxima de zero for a função objetivo (𝐹𝐹𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂), menor será a discrepância entre os dados 
experimentais e as previsões da RNA, indicando, em geral, um melhor desempenho da rede. 
O erro médio percentual absoluto (MAPE) foi calculado com base na Equação 2 a 
seguir: 
(2) 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 = 1
𝑛𝑛
∑ �ℎ𝑗𝑗,𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒− ℎ𝑗𝑗,𝑟𝑟𝑒𝑒𝑟𝑟𝑒𝑒�
ℎ𝑗𝑗,𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒
𝑛𝑛
𝑗𝑗=1 .100% 
O coeficiente de correlação de Pearson, por sua vez, é um parâmetro que avalia a 
intensidade e a direção da correlação entre duas variáveis, variando de -1,0 a 1,0. Dado o 
contexto fornecido, a equação para o coeficiente de correlação de Pearson (ρ) é: 
(3) ρ = 
∑ (𝑥𝑥𝑖𝑖− 𝑥𝑥�)�𝑦𝑦𝑖𝑖− 𝑦𝑦��𝑛𝑛
{𝑖𝑖=1}
�∑ (𝑥𝑥𝑖𝑖− 𝑥𝑥�)2.∑ �𝑦𝑦𝑖𝑖− 𝑦𝑦��2𝑛𝑛
𝑖𝑖=1
𝑛𝑛
𝑖𝑖=1 
 
Onde: xi é o valor da variável x para o ponto experimental i; yi é o valor previsto pela 
RNA (Rede Neural Artificial) para o ponto experimental i; �̅�𝑥 é a média aritmética dos valores 
de x; 𝑦𝑦� é a média aritmética dos valores de y. 
O numerador da fração representa a covariância entre x e y, enquanto o denominador é 
o produto dos desvios padrão de x e y. Quando o coeficiente de Pearson é calculado desta forma, 
ele fornece uma medida da força e direção da relação linear entre as duas variáveis. 
 
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31 
Esses parâmetros fornecem uma visão abrangente da precisão da RNA, permitindo 
avaliar a concordância entre os resultados previstos e os dados experimentais reais. Quanto 
menor o MSE e o MAPE, e quanto mais próximo de 1 for ρ, melhor o desempenho da rede 
neural no processo de modelagem e simulação (AWANG, 2018). 
8 CONFIGURAÇÃO E DETALHES DO TREINAMENTO DAS RNAs 
As fases de obtenção e simulação foram conduzidas no ambiente de desenvolvimento 
Mathworks Matlab® R2016b. Durante o processo, foram criadas e treinadas redes neurais 
artificiais (RNAs) com diferentes arquiteturas, incluindo aquelas com uma ou duas camadas 
intermediárias (também conhecidas como camadas ocultas). Além disso, variaram-se o número 
de neurônios em cada camada intermediária para avaliar o impacto dessas configurações na 
performance da RNA. 
Para a otimização do treinamento das RNAs, foram explorados quatro algoritmos de 
otimização distintos: o Scaled Conjugate Gradient (trainscg), o Levenberg-Marquardt (trainlm) 
e o Levenberg-Marquardt com Regularização Bayesiana (trainbr), o Resilient Backpropagation 
(trainrp) e o Gradiente Conjugado com Reinicializações de Powell-Beale (traincgb). Cada um 
desses algoritmos possui características específicas que podem influenciar a convergência e a 
eficiência do treinamento. 
No que diz respeito às funções de transferência utilizadas nas camadas intermediárias, 
foram testadas três opções: a função logaritmo-sigmoide (logsig), a tangente hiperbólica-
sigmoide (tansig) e a linear (purelin). Essas funções desempenham um papel fundamental na 
modelagem das relações entre as camadas da RNA, e sua escolha pode afetar significativamente 
o desempenho da rede. 
A Tabela 1 resume as diversas configurações testadas durante este estudo, abrangendo 
as variações nos algoritmos de treinamento, nas funções de transferência e na estrutura geral 
das RNAs. 
Tabela 1: configuração dos treinamentos gerais. 
Camadas 
intermediárias 
Algoritmos de 
otimização 
Funções de ativação 
(camada 
intermediária) 
Funções de 
ativação 
(saída) 
Neurônios 
(camada 1) 
Neurônios 
(camada 2) 
1 trainscg, trainlm, 
traincgb, trainbr tansig, purelin tansig, purelin 5 - 35 - 
2 
trainscg, trainlm, 
trainrp, 
trainbr 
tansig, logsig tansig, logsig, 
purelin 5 - 35 5 - 30 
Fonte: Autoria Própria (2023). 
 
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32 
Conforme apresentado na Tabela 2, optou-se por utilizar um número reduzido de 
neurônios na segunda camada intermediária das redes neurais. Essa decisão foi motivada pela 
intenção de evitar que as RNAs com duas camadas intermediárias se tornassem excessivamente 
complexas, com um número excessivo de parâmetros a serem ajustados. Limitou-se, portanto, 
o intervalo de neurônios nessa camada intermediária a uma faixa entre 5 e 30 unidades. 
A estratégia adotada visava minimizar impactos adversos no desempenho 
computacional e tempo de resposta do treinamento de redes neurais artificiais (RNAs). A ênfase 
foi colocada em evitar complexidade excessiva nas RNAs para assegurar eficiência e 
aprendizado adequado das relações entre variáveis de entrada e saída. O equilíbrio no número 
de neurônios nas camadas intermediárias foi buscado para manter a eficácia das RNAs com 
duas camadas, garantindo ao mesmo tempo desempenho computacional gerenciável e tempo 
de resposta aceitável, fazendo das RNAs uma ferramenta viável e eficiente. 
9 OBTENÇÃO DA REDE 
O processo de obtenção da rede neural envolveu três etapas: treinamento, teste e 
validação. Dos 200 dados disponíveis, 150 foram usados para essas etapas e os 50 restantes 
para a simulação da rede. A distribuição dos 150 pontos foi feita pelo software Matlab®, sendo 
70% para treinamento, 15% para teste e 15% para validação. Durante estas fases, a rede foi 
analisada sob diversos fatores, incluindo funções de ativação, quantidade de camadas ocultas, 
número de neurônios por camada e algoritmos de otimização. 
10 SIMULAÇÃO DA REDE E ANÁLISE DOS RESULTADOS OBTIDOS 
A simulação das redes neurais, crucial para identificar o modelo ideal e prevenir 
superajuste, utilizou 50 pontos experimentais. Nesta etapa, novos dados foram testados para 
avaliar a generalização da rede. A seleção do melhor modelo no software Mathworks Matlab® 
R2016b baseou-se no erro médio percentual absoluto (MAPE) e no coeficiente de correlação 
de Pearson. O modelo ótimo foi escolhido considerando a capacidade de generalização, 
precisão preditiva e complexidade da rede, visando uma ferramenta eficaz para modelar a 
produção de hidromel. Além desses critérios, também foi ponderado o número de parâmetros 
presentes na RNA. 
11 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
No presente estudo, diversas estratégias foram meticulosamente avaliadas em relação 
ao desempenho de redes neurais artificiais. Para cada estratégia considerada, foram exploradas 
configurações com uma e duas camadas intermediárias. Durante essa avaliação, houve uma 
 
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33 
variação sistemática dos algoritmos de otimização, da quantidade de neurônios presentes em 
cada camada e das respectivas funções de ativação utilizadas. As variáveis de entrada 
selecionadas para este estudo foram o pH, °Brix e a densidade óptica ou turbidez celular (D.O.). 
O processo de treinamento foi realizado em um total de 2128 vezes, sendo distribuídos em 112treinamentos para configurações com uma camada intermediária e 2016 com RNAs de duas 
camadas. Vale ressaltar que cada configuração de rede foi submetida a um treinamento repetido 
por cinco vezes, resultando em um total de 10.640 redes neurais artificiais treinadas. 
Para um treinamento utilizando o algoritmo de Levenberg-Marquardt por exemplo, será 
posta uma configuração de trainlm, com funções de ativação da camada oculta com ‘tansig’ e 
saída ‘tansig’, repetindo esse padrão com 5 a 35 neurônios. Depois começando novamente com 
‘tansig-purelin’, ‘purelin-tansig’ e ‘purelin-purelin’ variando a quantidade de neurônios e 
alterando entre os quatro algoritmos de otimização. 
12 DADOS EXPERIMENTAIS EMPREGADOS NA OBTENÇÃO DA REDE 
Na Tabela 2, encontram-se os dados experimentais das variáveis que foram utilizadas 
na obtenção e simulação das RNAs. 
Tabela 2: Dados Experimentais para a Fermentação. 
tempo (horas) °Brix D.O (600 nm). pH Açucares redutores 
(g/L) células (g/L) Produto (g/L) 
0 25,5 0,162 4,07 211,580 0,268 0,000 
14 22,8 0,480 3,68 176,517 2,360 20,835 
24 18,1 0,656 3,61 109,915 4,308 51,554 
27 16,7 0,706 3,65 93,652 4,483 61,085 
43 11,3 0,822 3,78 23,474 6,863 99,295 
48 10,4 0,794 3,79 11,325 7,013 103,690 
63 9,8 0,781 3,91 3,052 6,587 109,115 
73 9,9 0,780 3,93 3,010 6,433 110,034 
Fonte: Autoria Própria (2023). 
Pode-se observar que o teor final de açúcar obtido após 3 dias de fermentação foi em 
torno de 3 g/L, sendo obtido um hidromel caracterizado como seco (MAPA, 2012), o que 
resultou em uma conversão de 98,58 % dos açucares redutores (glicose e frutose) inicial. Vale 
a pena observar que o tempo de fermentação neste trabalho foi inferior ao de 11 dias, 
considerado por Pereira et al. (2017) como curto, devido ao uso de uma condição otimizada de 
fermentação. Os resultados de D.O. apresentados na Tabela 2 foram para amostras brutas, após 
diluição de 1:15. 
 
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34 
13 ANÁLISE DAS REDES OBTIDAS E CLASSIFICAÇÃO GERAL 
O objetivo era desenvolver uma Rede Neural Artificial (RNA) para prever 
simultaneamente três variáveis críticas: X, S e P. Utilizou-se dados experimentais, incluindo 
pH, °Brix, D.O., e as concentrações de X, S e P. A Tabela 3 apresenta os dez conjuntos de 
parâmetros mais promissores para modelos de uma e duas camadas intermediárias, incluindo 
algoritmos de otimização, funções de objetivo e o Erro Médio Percentual Absoluto (MAPE) 
para cada variável. As RNAs foram classificadas pelo Σ MAPE de X, S e P. Esse enfoque 
preciso buscava a RNA mais eficiente para modelar o processo de fermentação para produção 
de hidromel, considerando todas as fases de treinamento e validação. 
Nesta abordagem, considerando-se três variáveis de saída, foram avaliados o Erro 
Médio Percentual Absoluto (MAPE) e o Coeficiente de Correlação de Pearson (ρ) para cada 
variável. Os resultados para o Coeficiente destas métricas, embora omitido da Tabela 3, 
apresentou um valor uniforme de 1,0 para todas as variáveis. A fim de fornecer uma avaliação 
abrangente do desempenho das Redes Neurais Artificiais (RNAs), foi realizado o cálculo 
acumulado do erro para os três outputs, bem como o Número de Parâmetros (NP) associado a 
cada RNA. 
A análise dos dados revela uma predominância de configurações com duas camadas 
ocultas. No entanto, para uma avaliação mais abrangente, as cinco melhores redes de uma 
camada foram combinadas com as cinco melhores de duas camadas. Estas foram 
posteriormente classificadas com base no menor erro acumulado (MAPE). É crucial destacar 
que a quantidade de camadas intermediárias não foi o único fator determinante para a excelência 
dos resultados. Embora as redes de duas camadas tenham apresentado um erro acumulado mais 
favorável, com 112 resultados na faixa de 0,0001 a 0,001% de erro, as redes de uma camada 
apresentaram apenas 6 resultados nessa mesma faixa. 
O algoritmo de otimização Levenberg-Marquardt com Regularização Bayesiana 
(trainbr) se destacou na predição das variáveis X, S e P, especialmente devido à tendência de 
overfitting. Uma RNA com o método "trainlm" também apresentou bons resultados. As 
combinações mais eficientes de funções de ativação foram tansig-purelin para redes de uma 
camada e tansig-logsig-purelin para redes de duas camadas. Exceto por duas redes com MAPE 
mais alto para a concentração do produto, a maioria apresentou erros baixos, na ordem de 10-3. 
 
 
 
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35 
Tabela 3: Panorama geral de desempenho para as 10 melhores RNAs. 
 
Açucares 
redutores 
(S) 
Etanol 
(P) 
Células 
(X) 
ID 
[0] 
 
Algoritmo 
de 
Otimização 
[2] 
 Treino Valid Teste MAPE MAPE MAPE ∑MAPE 
NP 
[8] Estrutura 
[1] 
Funções 
de 
Ativação 
[3] 
Fobj [4] Fobj [5] Fobj [6] Simu. 
(%) 
Simu. 
(%) 
Simu. 
(%) 
Simu. 
(%) [7] 
1 3-20-5-3 trainbr 
logsig-
tansig-
purelin 
1,25E-08 2,01E-08 7,73E-09 2,04E-03 1,18E-03 1,53E-03 1,58E-03 203 
2 3-30-25-3 trainbr 
tansig-
tansig-
purelin 
1,36E-08 8,66E-09 9,35E-09 1,39E-03 4,89E-04 2,98E-03 1,62E-03 973 
3 3-25-20-3 trainbr 
logsig-
logsig-
purelin 
1,44E-08 1,40E-08 1,10E-08 1,76E-03 3,22E-03 1,22E-03 2,07E-03 683 
4 3-15-10-3 trainlm 
tansig-
logsig-
purelin 
8,81E-09 1,00E-08 1,66E-08 1,31E-03 9,37E-04 4,43E-03 2,23E-03 253 
5 3-35-10-3 trainbr 
tansig-
logsig-
purelin 
8,57E-09 1,46E-08 1,05E-08 1,68E-03 3,48E-03 1,94E-03 2,37E-03 533 
6 3-20-3 trainbr tansig-
purelin 1,22E-08 2,92E-08 1,12E-08 2,42E-03 3,62E-03 1,80E-03 2,62E-03 143 
7 3-30-3 trainbr tansig-
purelin 9,92E-09 1,47E-08 7,64E-09 1,79E-03 1,98E-03 4,68E-03 2,82E-03 213 
8 3-15-3 trainbr tansig-
purelin 1,37E-08 6,68E-09 6,83E-09 2,30E-03 1,72E-03 7,35E-03 3,79E-03 108 
9 3-25-3 trainbr tansig-
purelin 1,72E-08 1,52E-08 1,77E-08 1,48E-03 1,58E-02 1,12E-02 9,47E-03 178 
10 ####### trainbr tansig-
purelin 1,75E-08 1,04E-08 1,63E-08 2,14E-03 1,77E-02 9,86E-03 9,90E-03 73 
Legenda: 
[0] Código de identificação da RNA. 
[1] Arquitetura da RNA: neurônios na camada de entrada - na camada intermediária 1 - na camada intermediária 2 
- na camada de saída. 
[2] Método de otimização empregado durante o treinamento da RNA. 
[3] Função de ativação na camada intermediária 1 - na camada intermediária 2 - na camada de saída. 
[4] Critério de desempenho durante a fase de treinamento. 
[5] Critério de desempenho durante a etapa de validação. 
[6] Critério de desempenho durante a etapa de teste. 
[7] Somatório dos erros médios percentuais absolutos para X, S e P. 
[8] Número de parâmetros para a rede - ilustra os pesos, por exemplo, na ID 8: (3*15 + 15*3) e depois a soma dos 
biases (15+3) = 108. 
Fonte: Autoria Própria (2023). 
 
Em uma análise preliminar, a RNA configurada como 3-20-5-3 – trainbr – logsig-tansig-
purelin destacou-se por sua precisão na predição das variáveis X, S e P, tendo o menor erro 
acumulado (Σ MAPE). Esta análise objetivou identificar uma RNA capaz de prever as variáveis 
de saída com um erro global mínimo. No entanto, a seleção final também levou em 
consideração o Número de Parâmetros (NP) da RNA. 
 
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36 
14 SELEÇÃO DA MELHOR REDE COM BASE NA ESTRATÉGIA ABORDADA 
A escolha ideal do número de parâmetros (NP) em Redes Neurais Artificiais (RNAs) 
busca equilibrar precisão e eficiência computacional, especialmente relevante em 
monitoramento e controle de processos industriais. A diretriz é minimizar os parâmetros sem 
comprometer a precisão, medida pelo ΣMAPE. Após análise detalhada, a RNA selecionada 
para monitorar a fermentação do hidromel foi a de estrutura 3-15-3 – trainbr – tansig-purelin, 
com 108 parâmetros, por oferecer eficiência computacional e resposta rápida, essenciaispara 
aplicações em tempo real. A Figura 3 demonstra a capacidade desta RNA de prever as 
concentrações de células (X), açúcares redutores (S) e produto (P) a partir de variáveis como 
pH, °Brix e D.O. 
A rede 3-15-3 escolhida, apresenta 55 graus de liberdade com 108 parâmetros, 
considerando um conjunto de dados composto por 150 amostras, tem-se implicações estatísticas 
relevantes. Os graus de liberdade representam a quantidade de parâmetros ajustáveis em um 
modelo, enquanto os parâmetros são os elementos que o modelo pode modificar durante o 
treinamento para se ajustar aos dados. Nesse contexto, a relação entre o número de graus de 
liberdade, parâmetros e dados é essencial para a interpretação estatística do modelo (LI; ZHOU; 
GRETTON, 2021). 
A recomendação de que o número de dados disponíveis seja superior ao número de 
parâmetros em um modelo desempenha um papel crucial na análise estatística e modelagem. 
Essa diretriz busca garantir uma estimativa confiável dos parâmetros do modelo, ao mesmo 
tempo em que minimiza o risco de sobreajuste, onde o modelo se ajusta excessivamente aos 
dados de treinamento, comprometendo sua capacidade de generalização para novos dados. No 
contexto deste estudo, em que uma rede neural é configurada com 150 dados e 108 parâmetros 
(55 graus de liberdade), observamos a conformidade com essa orientação, o que sugere uma 
base sólida para as estimativas dos parâmetros do modelo. É importante destacar que essa 
relação entre dados e parâmetros não é uma regra inflexível e pode variar dependendo da 
complexidade do problema, exigindo uma avaliação cuidadosa para garantir a adequação do 
modelo aos objetivos da análise (LI; ZHOU; GRETTON, 2021). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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37 
Figura 3: Concentrações de P, X e S em função do tempo: comparativo do ajuste dos dados simulados em 
relação com os experimentais. 
 
 
Fonte: Autoria Própria (2023). 
Na discussão dos resultados apresentados na Figura 3, é evidente a eficácia da Rede 
Neural Artificial (RNA) na simulação das concentrações dos açucares redutores, produto e 
células. A Figura que representa a concentração dos açucares redutores, mostra um ajuste quase 
perfeito entre os valores simulados pela RNA e os experimentais, corroborado por um MAPE 
de apenas 2,30.10−3 %. Similarmente, a Figura referente à concentração do produto, também 
exibe uma concordância notável, com um MAPE de 1,72.10−3 %. A figura que ilustra a 
concentração de células, apesar de apresentar o MAPE mais elevado entre as três variáveis, 
ainda assim demonstra uma precisão impressionante, com um erro de apenas 7,35.10−3 %. 
0
50
100
150
200
0 20 40 60 80
C
on
ce
nt
ra
çõ
es
 d
e 
Pr
od
ut
o 
e 
Su
bs
tra
to
(g
/L
)
Tempo (h)
RNA (S)
EXP (S)
RNA (P)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 20 40 60 80
C
on
ce
nt
ra
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ul
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 (g
/L
)
Tempo (h)
RNA
EXP
 
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O coeficiente de correlação de Pearson (ρ) próximo de um reforça a acurácia da RNA 
na simulação dessas variáveis. Esse alto grau de correlação sugere que a RNA foi capaz de 
capturar a dinâmica subjacente do sistema biológico em estudo, resultando em previsões 
altamente confiáveis. O erro médio percentual absoluto combinado (Σ MAPE) de 3,79.10−3 % 
para as três variáveis reitera a robustez do modelo proposto. 
A estratégia adotada por Silva (2021) para obter uma Rede Neural Artificial (RNA) com 
estrutura 3-12-2 difere significativamente da abordagem do presente trabalho, que resultou em 
uma RNA 3-15-3. A principal distinção entre as duas estratégias reside no objetivo de previsão 
das redes. Enquanto a RNA de Silva focou exclusivamente na previsão das variáveis X e S, a 
RNA do presente estudo foi desenvolvida para prever simultaneamente X, S e P. 
É importante considerar que o emprego do extrato de jabuticaba no presente estudo pode 
ter influenciado o erro observado, que se mostrou ligeiramente maior em comparação ao estudo 
de Silva. Além disso, enquanto Silva identificou o algoritmo de otimização de Levenberg-
Marquardt como o mais eficaz para sua RNA, o presente trabalho encontrou os melhores 
resultados com o algoritmo de regulação bayesiana. 
Na análise da Figura 4, observa-se uma notável concordância entre os valores 
experimentais de concentração dos açucares redutores e aqueles obtidos pela Rede Neural 
Artificial (RNA) com arquitetura 3-15-3. Esta figura destaca a precisão e a acurácia do modelo 
de RNA em simular e prever a concentração dos açucares redutores em comparação com os 
dados experimentais. 
Figura 4: Ajuste dos dados simulados da RNA para os açucares redutores em relação com seus respectivos 
dados experimentais. 
 
Fonte: Autoria Própria (2023). 
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100 120V
al
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(g
/L
)
Valores da RNA para o etanol (g/L)
teste
validação
treino
 
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Quando se observa o gráfico de dispersão, onde o eixo X representa as concentrações 
previstas pela RNA e o eixo Y as concentrações experimentais, é evidente que os pontos 
referentes aos conjuntos de teste, validação e treino se alinham quase perfeitamente à curva y 
= x. Esta linha representa uma correspondência ideal entre os valores previstos e os observados, 
indicando que o modelo de RNA tem uma capacidade excepcional de replicar os dados 
experimentais. 
A proximidade dos pontos de teste, validação e treino à linha y = x sugere que o modelo 
de RNA foi bem treinado e validado, minimizando-se o erro entre as previsões e os valores 
reais. Esta concordância reforça a robustez e a confiabilidade do modelo, demonstrando sua 
capacidade de generalizar bem para novos dados, além de replicar com precisão os dados nos 
quais foi treinado. O mesmo comportamento observado na Figura 4 foi evidenciado para células 
e açucares redutores da mesma forma, contendo os dados de teste, validação e treinamento 
dispostos quase que uniformes sobre uma linha y = x. 
A consistência observada entre os valores experimentais e os previstos pela RNA 
reforça a aplicabilidade prática deste modelo em ambientes industriais e de pesquisa, onde 
decisões baseadas em previsões precisas são cruciais para a eficiência e eficácia do processo. 
Conforme elucidado por Martins (2018), uma RNA pode ser conceituada como uma 
equação matemática complexa e não linear, composta por uma multiplicidade de parâmetros, 
incluindo os pesos e os biases associados a cada neurônio artificial. Durante a fase de 
treinamento, esses parâmetros são meticulosamente ajustados. A representação matemática 
para a variável de saída de uma RNA que possui uma única camada intermediária é delineada 
pela Equação (4). 
(4) 𝑦𝑦𝑛𝑛 = 𝑓𝑓 �∑ 𝑤𝑤𝑗𝑗𝑗𝑗 𝑔𝑔𝑋𝑋
𝑗𝑗=1 �∑ 𝑤𝑤𝑖𝑖𝑗𝑗𝑥𝑥𝑖𝑖 + 𝑏𝑏𝑗𝑗𝑍𝑍
𝑖𝑖=1 �
𝑗𝑗
+ 𝑏𝑏𝑗𝑗�
𝑛𝑛
 
Nesta equação, n denota o número total de saídas, 𝑦𝑦𝑛𝑛 representa a saída específica da 
RNA, f é a função de ativação da camada de saída, X é a contagem de neurônios na camada 
intermediária, g é a função de ativação pertinente à camada intermediária, e Z é o conjunto de 
entradas. Os termos bj e bk referem-se aos biases, enquanto wij e wjk são os pesos sinápticos das 
camadas intermediária e de saída, respectivamente. Com base nessa formulação, a RNA ótima 
para monitorar o processo de fermentação do hidromel é descrita pela Equação (5). 
 
 
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(5) 
𝒚𝒚𝒏𝒏 = 𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒏𝒏��𝒘𝒘𝒋𝒋𝒋𝒋 𝒕𝒕𝒕𝒕𝒏𝒏𝒕𝒕𝒑𝒑𝒕𝒕
𝟏𝟏𝟏𝟏
𝒋𝒋=𝟏𝟏��𝒘𝒘𝒑𝒑𝒋𝒋𝒙𝒙𝒑𝒑 + 𝒃𝒃𝒋𝒋
𝟑𝟑
𝒑𝒑=𝟏𝟏
�
𝒋𝒋
+ 𝒃𝒃𝒋𝒋�
𝒏𝒏
 
 
15 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
A partir dos resultados e conclusões obtidos neste estudo, percebe-se a relevância de 
expandir a pesquisa no campo das Redes Neurais Artificiais (RNAs) aplicadas ao 
monitoramento da fermentação na produção de hidromel. Uma direção promissora seria a 
ampliação da base de dados, incorporando mais ciclos fermentativos e diferentes condições 
operacionais, o que permitiria uma avaliação mais robusta da capacidade preditiva da rede em 
cenários diversificados. 
A eficácia da RNA no monitoramento da fermentação de hidromel sugere seu potencial 
aplicabilidade em outros processos fermentativos. Assim, estudos futuros poderiam explorar a 
utilização da RNA em fermentações de cerveja, vinho, entre outros produtos. A integração desta 
RNA a sistemas de controle avançado também se mostra como um caminho interessante, 
permitindo ajustes em tempo real no processo fermentativo com base nas previsões da rede. 
 
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CAPÍTULO 3 
SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE NANOFORMAS DE TiO2 PARA APLICAÇÃO 
FOTOCATALÍTICA 
Aline Joana Rolina Wohlmuth Alves dos Santos 
Mariana Inoue Dupinski 
Thaís Pires dos Santos 
Isadora Atrib Garcia 
Henrique Blank 
Wladimir Hernandez Flores 
RESUMO 
O dióxido de titânio (TiO2) possui diversas aplicações relatatas na literatura, tais como: atividades antimicrobianas, 
revestimentos com potencial antimicrobiano, desinfecção de água a fim de destruir células bacterianas, é utilizado 
na área cosmética como anti-idade e protetor solar, além disso, aplicações biomédicas e na dentística também são 
relatadas. Devido a sua estabilidade e propriedades, é utilizado em materiais fotocatalíticos, sendo comumente 
utilizado em Processos Oxidativos Avançados (POAs), em fotocatálise heterogênea, visto que apresenta uma 
considerável área superficial. O fotocatalisador TiO2 pode ser utilizado em diversos processos de degradação de 
corantes, medicamentos e de outras substâncias orgânicas consideradas como poluentes emergentes. Ademais, 
TiO2 é um semicondutor, sendo sua absorção de energia na faixa do ultravioleta. Alterações na sua forma e/ou 
nanoforma, bem como, dopagem do TiO2 podem ser interessantes de modo a melhorar o processo de condução 
eletrônica e outras propriedades físicas, químicas e biológicas. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi purificar 
TiO2 obtido comercialmente para obtenção do polimorfo anatase e, a partir disso, sintetizar nanoformas de TiO2 
empregando o método hidrotermal com aquecimento sob sistema de refluxo ou com uso de radiação micro-ondas. 
As amostras de TiO2 obtidas foram caracterizadas por análises térmicas, espectroscópicas e de 
microscopia, com destaque ao método hidrotermal com uso de sistema de refluxo, pelo qual nanoformas 
com caracterísiticas de fibras foram obtidas, com espessura média de 49 nm. Como perspectivas ao trabalho, 
destaca-se a imobilização/suporte de TiO2 em quitosana, na síntese de biomaterial com capacidade adsortiva e 
catalítica para degradação de contaminantes orgânicos em águas residuais. 
PALAVRAS-CHAVE: Nanotecnologia; Dióxido de Titânio; Catálise Heterogênea; 
Mineralização; Imobilização 
1 INTRODUÇÃO 
O dióxido de titânio (TiO2) é um material inorgânico na forma de um pó branco, não 
inflamável, inodoro, de baixo custo e apresenta propriedades que garantem seguridade para o 
meio ambiente e seres humanos (ALMEIDA, 2011). O TiO2 possui diversas aplicações relatatas 
na literatura, tais como: atividades antimicrobianas (GALINAet al., 2014; XING et al., 2012), 
revestimentos com potencial antimicrobiano (BONETTA et al., 2013) na desinfecção de água 
a fim de destruir celulas bacterianas (WIST et al., 2002), é utilizado na área cosmética como 
anti-idade (LEONG et al., 2016) e protetor solar (POPOV et al., 2005), aplicações biomedicas 
(JAFARI et al., 2020) e materiais dentários (CHEN et al., 2018). 
Devido a sua estabilidade e propriedades, é utilizado em materiais fotocatalíticos, sendo 
DOI 10.47402/ed.ep.c240211953867
http://lattes.cnpq.br/1630733121757523
http://lattes.cnpq.br/2202790967149965
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comumente utilizado em Processos Oxidativos Avançados (POAs), em fotocatálise 
heterogênea, visto que apresenta uma considerável área superficial (ARAUJO et al., 2016). Em 
POAs ideais tem-se a degradação de poluentes orgânicos, sem aumento da toxicidade, ou 
melhor ainda, com a diminuição da toxicidade. Com a presença de irradiação na amostra, 
ocorre a formação do radical hidroxila HO•, com consequente degradação do poluente 
orgânico, convertendo-o a compostos mais simples e de baixa toxicidade, como CO2, H2O e 
alguns íons inorgânicos (ALMEIDA, 2011). Esse mecanismo possibilita a sua utilização de 
formulações com TiO2 como catalisadores em processos de remediação ambientais, 
contribuindo para o desenvolvimento de tecnologias mais sustentáveis (ETSHINDO et al., 
2021). 
O fotocatalisador TiO2 pode ser utilizado em diversos processos de degradação de 
corantes (azul de metileno e azul de bromotimol) (JAFRI et al., 2021; BOUANIMBA et al., 
2017), medicamentos (cafeína, ácido acetilsalicílico, diclofenaco, ibuprofeno) (GIL et al., 
2017) e de outras substâncias orgânicas consideradas como poluentes emergentes (LEE; 
PALANIANDY; DAHLAN, 2017). 
Considerando o arranjo eletrônico, a diferença de energia entre as bandas de valência, 
de mais baixa energia, e bandas de condução, de maior energia, caracteriza o band gap no valor 
de 3,2 eV, na região do ultravioleta (ALMEIDA, 2011). Dessa forma, a absorção de energia 
na faixa do ultravioleta acarreta em comportamento condutor no TiO2, com deslocamento de 
elétrons e rápida recombinação dos pares elétrons/lacuna. Essa rápida recombinação não é 
vantajosa para a fotocatálise, de forma que modifiações estruturais podem ser vantajosas ao 
processo (ZHU et al., 2012). 
Assim, alterações na sua forma e/ou nanoforma, bem como, dopagem do TiO2 podem 
ser interessantes de modo a melhorar o processo de condução eletrônica. Podem-se ter dois 
tipos de dopantes: do tipo n (com compostos que apresentam mais elétrons de valência que o 
Ti) e do tipo p (com compostos com menos elétrons de valência que o Ti). A dopagem tem o 
intuito de diminuir o band gap e tornar o material condutor com menor absorção de energia 
(KAWANO et al., 2015). 
Pode se empregar como dopantes do titânio o óxido de zinco (ZnO) (ZHU et al., 2012) 
e o dióxido de silício (SiO2) (CHEN et al., 2019). O emprego de ZnO como dopante promove 
uma melhor separação do band gap, para melhor aproveitamento da energia na região do visível 
para a fotocatálise (ZHU et al., 2012). O SiO2 apresenta vantagens na sua aplicação, visto 
 
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que, é um óxido metálico que evita a rápida recombinação dos pares elétrons/lacuna (CHEN 
et al., 2019; HOANG et al., 2021; SHAO et al., 2015; SHAO et al., 2019). A atividade 
fotocatalítica da dopagem TiO2-SiO2, assim como para o dopante ZnO, é afetada pelo pH, 
obtendo uma relação inversamente proporcional, onde quanto maior o pH, tem-se uma 
diminuição da atividade fotocatalítica (HOANG et al., 2021). 
O ZnO é um dos dopantes utilizados em TiO2, sendo este um dopante do tipo n, onde o 
titânio apresenta camada de valência 4s23d2, enquanto o zinco possui camada de valência 
4s23d10. Dessa forma, o zinco apresenta maior número de elétrons de valência, com sua camada 
d completamente preenchida, possibilitando aumento de elétrons abaixo da banda de condução 
e alteração/diminuição no band gap do material (KAWANO et al., 2015). 
Zhu et al. (2012) e Farhadian et al. (2019) relataram a utilização da dopagem TiO2-ZnO 
para a síntese de fotocatalisadores para degradação de moléculas orgânicas. A utilização de 
ZnO apresenta vantagens por ser um componente atóxico, insolúvel, com boa estabilidade 
química, baixo custo e com boa atividade fotocatalítica (FARHADIAN et al., 2019), podendo 
com essa dopagem, ocorrer melhora na absorção da luz no espectro do visível para a fotocatálise 
(ZHU et al., 2012). 
O TiO2 apresenta três formas cristalinas cada uma com seu grupo espacial 
cristalográfico: anatase (tetragonal - I41/amd), rutilo (tetragonal - P42/mnm) e brookita 
(ortorrômbica - Pbca), que são apresentadas na Figura 1. A anatase é forma cristalina mais 
comum e que apresenta maior atividade fotocatalítica (ALMEIDA, 2011). A estrutura rutilo 
apresenta maior estabilidade, contudo quando se tem partículas com tamanhos menores que 14 
nm, a fase anatase se torma mais estável (SANTOS, 2017). 
Quando o fotocatalisador apresenta-se na forma de filmes favorece a sua aplicação e 
reutilização em escala industrial, visto que sua separação e reuso se torna facilitado em 
comparação com a forma não suportada (ETSHINDO et al., 2021). 
Figura 1: Estruturas cristalinas do TiO2: (A) anatase (tetragonal), (B) rutilo (tetragonal) e (C) brookita 
(ortorrômbica). 
 
Fonte: Vitoreti et al. (2017). 
 
 
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Para a obtenção da estrutura criatalina adequada às aplicações desejadas, algumas vezes, 
processos de purificação do TiO2 são necessários, sendo que um deles é o processo de 
calcinação, onde elevadas temperaturas são necessárias, com o auxílio de uma mufla, onde 
destaca-se a relação entre temperatura de calcinação e a cristalinidade (SILVA; LANSARIN; 
MORO, 2013). Além disso, a utilização de altas temperaturas promove a remoção de possíveis 
impurezas presentes na amostra (WU et al., 2017). 
Pelo fato do TiO2 apresentar três estruturas cristalinas (anatase, rutilo e brookita) (WU 
et al., 2017), o processo de calcinação pode promover a interconversão entre os polimorfos. 
Se a temperatura for superior a 600 ºC ocorre à conversão da estrutura de anatase em rutilo 
(SILVA; LANSARIN; MORO, 2013). Além disso, diversos autores relatam a associação do 
processo de calcinação do TiO2 com a formação de nanotubos (NtTiO2), com vistas à aplicação 
em fotocatálise (CHEN et al., 2003; VU et al., 2014; WU et al., 2017). 
Chen e Mao (2006) descreve a utilização de TiO2 para a formação de diversos 
nanomateriais, como nanopartículas, nanofios e também nanotubos; relatando ainda a 
formação de NtTiO2 por diversas metodologias, como: anodização direta, método sol-gel e 
método hidrotermal, sendo este último, um método bastante comum, que foi desenvolvido por 
Kasuga (1999). Assim, a área superficial do TiO2 pode ser aumentada com a utilização de 
nanomateriais, como nanopartículas, nanotubos, nanofios, etc, visto que a área superficial é 
diretamente proporcional à sua atividade fotocatalítica (CHEN; MAO, 2006). 
Na síntese de NtTiO2 pelo processo hidrotermal tem-se 4 etapas (Reações 1). A Reação 
1a mostra a primeira etapa de dissolução do TiO2 na forma aniônica, causada pela ação da base, 
seguida pela segunda etapa (Reação 1b), que consiste na dissolução-cristalização das 
nanofolhas, que ocorre pela interação das hidroxilas com as ligações presentes na superfície do 
TiO2. Já na terceira etapa (Reação 1ce Figura 2), tem-se o dobramento das nanofolhas formadas 
anteriormente (VU et al., 2014), que se separam à medida que a concentração do meio básico 
(Hidróxido de Sódio – NaOH) aumenta. A Figura 2 apresenta uma ilustração da terceira etapa, 
em que os NtTiO2 são formados. Com a separação completa das nanofolhas, tem-se a formação 
dos NtTiO2 (CHEN et al., 2003) ligados ao sódio, que seguem para a última etapa (Reação b 
1 d ) , onde tem-se a lavagem dos nanotubos em meio ácido, para a neutralização e liberação dos 
NtTiO2 (VU et al., 2014). 
 
 
 
 
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46 
Reações 1: Formação de nanotubos. 
 
a) Dissolução do TiO2 precursor. 
𝑇𝑇𝑖𝑖𝑂𝑂2 + 2 𝑁𝑁𝑁𝑁𝑂𝑂𝑁𝑁 → 2 𝑁𝑁𝑁𝑁+ + 𝑇𝑇𝑖𝑖𝑂𝑂32− + 𝑁𝑁2𝑂𝑂 
 
b) Dissolução-cristalização de nanofolhas de TiO2. 
2 𝑁𝑁𝑁𝑁+ + 𝑇𝑇𝑖𝑖𝑂𝑂32− → [𝑁𝑁𝑁𝑁2𝑇𝑇𝑖𝑖𝑂𝑂3]𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛ℎ𝑛𝑛 
c) Dobramento das nanofolhas de TiO2. 
2 𝑁𝑁𝑁𝑁+ + 𝑇𝑇𝑖𝑖𝑂𝑂32− + [𝑁𝑁𝑁𝑁2𝑇𝑇𝑖𝑖𝑂𝑂3]𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛ℎ𝑛𝑛 → [𝑁𝑁𝑁𝑁2𝑇𝑇𝑖𝑖𝑂𝑂3]𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 
 
d) Lavagem dos NtTiO2. 
[𝑁𝑁𝑁𝑁2𝑇𝑇𝑖𝑖𝑂𝑂3]𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 + 2 𝑁𝑁2𝑂𝑂 
𝐻𝐻+
�� [𝑁𝑁2𝑇𝑇𝑖𝑖𝑂𝑂3]𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 + 2 𝑁𝑁𝑁𝑁𝑂𝑂𝑁𝑁 
[𝑁𝑁2𝑇𝑇𝑖𝑖𝑂𝑂3]𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 → [𝑇𝑇𝑖𝑖𝑂𝑂2]𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 + 𝑁𝑁2𝑂𝑂 
Fonte: Vu (et al., 2014). 
 
 
Figura 2: Ilustração do dobramento das nanofolhas (Reação 3) na formação dos NtTiO2. 
 
Fonte: Adaptado de Chen (et al., 2003). 
Para facilitar as aplicações e reuso, as formas e nanoformas de TiO2 podem ser 
suportadas (ZHU et al., 2012) em material polimérico, tal como quitosana (ETSHINDO et al., 
2021; BLANK et al., 2022; GIACOMINI et al., 2023). Além disso, a formação de matriz 
orgânico-inorgânico com atividade fotocatalítica, com forte apelo de sustentabilidade, pode 
aliar as propriedades adsorventes e antimicrobianas da quitosana à formulação proposta. 
Essa combinação de material orgânico-inorgânico pode ter diversas aplicações, como 
na fotocátalise para remoção de poluentes aquáticos (XIAO; SU; TAN, 2015), desenvolvimento 
de embalagem antimicrobiana (SIRIPATRAWAN; KAEWKLIN, 2018), nanofibras para 
 
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47 
remoção de íons de metais pesados (RAZZAZ et al., 2016), curativo para recuperação de pele 
(BEHERA et al., 2017), e revestimento de quitosana/gelatina em nanotubos de TiO2 para 
proliferação de osteoblastos (ZHANG et al., 2016). Além disso, o glutaraldeído pode ser usado 
como reticulante entre quitosana e TiO2 para adsorção e desintoxicação de cromo hexavalente em 
água (ZHANG et al., 2015) e em formulação de hidrogel para análise de solo (RITONGA et al., 
2020). 
Como no texto apresentado, objetivo deste trabalho foi purificar TiO2 obtido 
comercialmente para obtenção do polimorfo anatase e, a partir disso, sintetizar nanoformas de 
TiO2 empregando o método hidrotermal com sistema de refluxo e uso de radiação micro-ondas. 
As formas e nanoformas de TiO2 obtidas foram caracterizadas por análises térmicas, 
estruturais e morfológicas. Como perspectivas futuras, planeja-se suportar as nanoformas 
obtidas em filmes de quitosana, para a síntese de fotocatalisadores heterogêneos 
direcionados à mineralização de poluentes emergentes presentes em águas residuais, bem 
como na quantificação da adsorção de corantes. 
2 MATERIAIS E MÉTODOS 
Os reagentes químicos utilizados são de grau analítico (PA) e não foram realizados 
tratamentos prévios, sendo eles: Dióxido de Titânio (TiO2/anatase - marca Quimicamar), Ácido 
Acético Glacial (CH3COOH – marca Vetec), Hidróxido de Sódio (NaOH – marca Synth) e 
Ácido Clorídrico (HCl – marca Vetec). A água destilada utilizada foi obtida de um destilador 
tipo pilsen, marca Marte e/ou deionizador por osmose reversa da marca Quimis Q342. Para 
distinguir os diferentes sistemas de TiO2 utilizadas, nomeou-se as amostras conforme 
apresentado na Tabela 1, sendo que a amostra comercial é o reagente de partida da amostra 
calcinada, e a amostra calcinada é o reagente de partida para a síntese das nanoformas de TiO2, 
como descrito por Inoue (2022). 
Tabela 1: Identificação e preparação das amostras de TiO2. 
Amostra Tipo Método de obtenção 
TiO2 Comercial ---- 
CTiO2 Calcinado Calcinação 
MTiO2 Nanoforma Hidrotermal – micro-ondas 
NTiO2 Nanoforma Hidrotermal – sistema de refluxo 
Fonte: Inoue (2022). 
 
 
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48 
2.1 Obtenção de CTiO2 
O processo de purificação do TiO2 comercial foi adaptado de Silva, Lansarin, Moro 
(2013). Utilizou-se três cadinhos de porcelana, anotou-se suas massas, em seguida, com o 
auxílio de almofariz e pistilo macerou-se a amostra de TiO2 comercial, pesou-se então as 
massas em cada um dos cadinhos, apresentadas na Tabela 2. No total, partiu-se de 7,689 g de 
TiO2 comercial. 
Tabela 2: Massas de TiO2 no início da calcinação. 
Cadinho mcadinho vazio (g) mcadinho+amostra (g) mamostra (g) 
1 17,885 20,024 2,139 
2 20,806 23,076 2,270 
3 19,152 22,432 3,280 
Fonte: Inoue (2022). 
Levou-se os cadinhos para a mufla da marca Jung, modelo 2310, a uma temperatura de 
550 °C por 2 h, com rampa de aquecimento automática do equipamento. Após o tempo de 
calcinação, desligou-se o aquecimento e aguardou-se o resfriamento até temperatura ambiente, 
em seguida transferiram-se os cadinhos para um dessecador e aguardou-se até atingir 
temperatura ambiente. Uma vez à temperatura ambiente, pesaram-se novamente os cadinhos, 
para efetuar o cálculo do rendimento (Esquema 1). 
Esquema 1: Procedimento de calcinação de TiO2 comercial para obtenção de CTiO2. 
 
Fonte: Inoue (2022). 
2.2 Síntese de MTiO2 
A síntese dos MTiO2 se deu pelo processo hidrotermal (VU et al., 2014), com a 
utilização de radiação micro-ondas, adaptando-se a metodologia descrita por Barbosa et al. 
(2022). O equipamento utilizado foi convencional, de uso doméstico, da marca Eletrolux 
ME28S, 60 Hz, 900W, instalado no interior de uma capela de exaustão. 
Pesou-se 0,151 g de CTiO2 em um béquer de plástico de 250 mL e adicionou-se 25 mL 
de solução aquosa de NaOH 10 mol L-1. A solução doi levada ao equipamento de micro-
ondas, empregando potência de 900 W, por 1 h, à 90 °C. Foi necessário abrir o equipamento 
a cada minuto, para homogeneizar a solução e evitar aumento de temperatura e ignição da 
amostra. 
 
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49 
Após, aguardou-se até a solução atingir a temperatura ambiente. Em seguida, transferiu-
se a solução para tubos do tipo Falcon de 15 mL, a fim de proceder com a centrifugação à 2900 
RPM, por 10 min. Removeu-se o sobrenadante com uma pipeta Pasteur e, com o auxílio do 
vórtex, homogeneizou-se o precipitado. Adicionou-se solução aquosa de HCl 0,1 mol L-1 e 
repetiu-se o procedimento até completa neutralização. Uma vez neutralizado, removeu-se o 
excesso de sobrenadante e o precipitado foi seco em estufa, à 60 °C, por 24 h, para cálculo do 
rendimento (Esquema 2). 
Esquema 2: Síntese de MTiO2. 
 
Fonte: Inoue (2022). 
 
2.3 Síntese de NTiO2 
A síntese se deu pelo processo hidrotermal (VU et al., 2014), empregando metodologia 
convencional de aquecimento e sistema de refluxo. Pesou-se 0,318 g de CTiO2 em papel filtro 
e transferiu-se para um balão de fundo redondo com duas saídas, juntamente com 50 mL de 
solução aquosa de NaOH 10 mol‧L-1, acoplado à um sistema de refluxo, embanho de óleo. A 
reação ocorreu à 130 °C, por 5 h. Após o tempo reacional, desligou-se o aquecimento, esperou-
se até o sistema atingir a temperatura ambiente, em seguida, transferiu-se a solução para tubos 
Falcon de 15 mL e procedeu-se a neutralização da mesma maneira como descrito para MTiO2 
(Esquema 3). 
 
 
 
 
 
 
 
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50 
Esquema 3: Síntese de NTiO2. 
 
Fonte: Inoue (2022). 
 
2.4 Métodos de caracterização 
As análises de Espectroscopia na região do Infravermelho com Transformada de 
Fourrier (FT-IV) foram realizadas em equipamento da marca Shimadzu, com intervalo de 
varredura de 4000 a 500 cm-1 e resolução de 4 cm-1. Preparou-se as amostras com brometo de 
potássio (KBr), ambos previamente secos em estufa ovenight à 50° C, e utilizados na proporção 
de 1:10 (m:m) para a confecção das partilhas em uma prensa hidráulica da marca Shimadzu. 
As análises Termogravimétrica (TGA) foram realizadas em equipamento DTG-60, da 
marca Shimadzu. As massas das amostras foram pesadas entre 5,000 a 9,000 mg, em cadinho 
de platina. A análise foi realizada no intervalo de temperatura de 30 a 700 °C, com rampa de 
aquecimento de 10 °C min-1 e com atmosfera de gás nitrogênio, à uma vazão de 50 mL min-1. 
As análises de Difração de Raios-x (DRX) foram realizadas em difratômetro de raios X 
com radiação da linha CuKα (λ=1,54 Å), da marca Rigaku modelo ULTIMA IV. A tensão de 
aceleração e a corrente aplicada foram de 40 kV e 20 mA, respectivamente. A geometria 
utilizada foi a de Bragg-Brentano, com varredura em 2θ, no intervalo de 2° a 70° e tempo de 
integração de 1s, com passo de 0,05°. 
Para as análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de 
Energia Dispersiva (EDS), as amostras foram previamente preparadas utilizando recobrimento 
de ouro (Denton Vacuum Desk V). Empregou-se corrente de 20 mA, por 120 s. As análises 
foram realizadas em microscópio eletrônico JSM-6610LV da marca Jeol, acoplado com 
microssonda de EDS. Para a análise de MEV foi empregada voltagem de aceleração de 15 kV 
 
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e a faixa de magnificação de 10000, 20000 e 50000 vezes. A espessura das nanofibras foi 
estimada com o uso do programa Image J. O espectro de EDS foi obtido a partir da análise de 
micrografias com magnitude em 1000 vezes. 
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
As amostras de TiO2, (CTiO2 e NTiO2) podem ser observadas na Figura 3. Apresentam-
se como pós de coloração branca, sendo que cada uma delas será discutida na sequência. A 
amostra MTiO2 não consta na imagem, no entanto, igualmente apresentou-se como branco. 
Figura 3: Imagens das amostras de TiO2. 
. 
Legenda: (A) TiO2, (B) CTiO2 e (C) NTiO2 
Fonte: Inoue (2022). 
 
3.1 CTiO2 
A purificação do TiO2 comercial fez-se necessária para a remoção de impurezas, para 
obtenção de uma amostra pura, sem contaminantes e para melhor definição do arranjo cristalino 
dos átomos na forma anatase (CHEN et al., 2003), uma vez que este tipo de arranjo apresenta 
melhor atividade fotocatalítica (WU et al., 2017). 
De acordo com a soma das massas de amostra inicial dos três cadinhos utilizados na 
calcinação (Tabela 2), tem-se uma massa inicial total de 7,689 g de TiO2 comercial. Ao final 
do processo de calcinação, as massas das amostras pesadas estão dispostas na Tabela 3, 
apresentando assim uma massa final total de 7,670 g, podendo-se calcular o rendimento da 
calcinação. 
Adotando-se a massa inicial total como 100%, dessa forma, a massa final total obtida 
equivale a 99,8 %, sendo este o rendimento da calcinação, havendo uma perda de massa de 0,25 
g, podendo ser referente a impurezas contidas na amostra comercial ou água de hidratação. 
Tabela 3: Massas de CTiO2 ao final da calcinação. 
Cadinho Massa (g) 
 cadinho cadinho+amostra amostra 
1 17,885 20,017 2,132 
2 20,806 23,070 2,264 
3 19,152 22,426 3,274 
Fonte: Inoue (2022). 
 
 
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3.2 MTiO2 
Com os dados obtidos, foi calculado o rendimento, visto que a massa inicial foi de 0,151 
g e a massa da amostra sintetizada de MTiO2 foi de 0,134 g, tem-se um rendimento de 89,5 %. 
O rendimento é considerado satisfatório para a síntese e pode ser resultado das perdas de 
amostra no processo de centrifugação, já que a granulometria do pó obtido impediu a filtração 
com papel filtro. 
A metodologia por micro-ondas é uma alternativa mais sustentável para a síntese de 
nanoformas de TiO2, pois diminui o tempo reacional, utilizando menos energia. Contudo, 
tornou-se uma síntese delicada e, ao mesmo tempo trabalhosa, por utilizar equipamento de 
micro-ondas de uso doméstico instalado no interior de uma capela de exaustão e uma solução 
aquosa concentrada de NaOH, exigindo constante manuseio. Com o aquecimento no 
equipamento de micro-ondas, o sódio sofria transições eletrônicas e liberava faíscas, sendo 
necessário abrir o micro-ondas diversas vezes para acompanhar a reação e para manter o 
controle da temperatura, visto que no micro-ondas ocorre uma rápida elevação da temperatura, 
superando 90 °C, descrito na literatura como temperatura ideal (BARBOSA et al., 2022). Essa 
amostra mostrou-se como pó fino, de coloração branca, diferenciando-se em granulometria de 
seu precursor CTiO2. Apesar do bom rendimento, esse método de síntese foi considerado 
inapropriado devido às condições descritas, de modo que as caracterizações foram realizadas 
somente para as demais amostras de TiO2. 
3.3 NTiO2 
O cálculo do rendimento da síntese de NTiO2 foi feito partindo-se de uma massa de 
0,318 g, que corresponde à 100 %. A massa final obtida de 0,279 g que equivale a 87,7 %, 
sendo este o rendimento de síntese. As perdas ocorridas podem ser resultantes do processo de 
centrifugação. A metodologia hidrotermal envolvendo o sistema de refluxo é uma síntese que 
exige 5h, contudo pode ser considerada vantajosa por ser de fácil emprego, com estabilização 
da temperatura durante o processo, não necessitando de supervisão constante, apenas eventual. 
3.4 Caracterizações 
3.4.1 Ft-iv 
Os espectros de FT-IV para as amostras de TiO2, CTiO2 e NTiO2 encontram-se na 
Figura 4A, que evidenciou as seguintes bandas: (1) [-OH] refere-se à água presente, (2) [-
CO2] refere-se ao gás presente na atmosfera, (3) [δ-OH] e (4) [-Ti-O] referem-se aos grupos 
presentes na superfície do TiO2. A banda [-Ti-O], características da presença de TiO2, deve 
 
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53 
ser evidenciada entre 520 a 734 cm-1, segundo a literatura (MAHMOUD et al., 2017). Os 
espectros mostraram-se semelhantes, diferenciando-se a banda (3) de NTiO2 que aparece de 
forma mais definida. A banda (4) é evidenciada em 790 cm-1 (TiO2), 862 cm-1 (CTiO2) e em 
729 cm-1 (NTiO2), o que está de acordo com a literatura (MAHMOUD et al., 2017). 
Figura 4: A) Espectros na região do infravermelho. B) Termogramas. 
 
Legenda: TiO2 (preto), CTiO2 (cinza) e NTiO2 (azul). 
Fonte: Inoue (2022). 
 
3.4.2 TGA 
Essa análise avaliou a estabilidade térmica das amostras, acompanhando sua degradação 
pela elevação da temperatura, entre 30 – 700 ºC (Figura 4B). 
Observou-se para TiO2 e CTiO2 a sobreposição dos termogramas, sendo que as três 
amostras evidenciaram estabilidade térmica no intervalo em que foi realizada a análise (30 à 
700 °C) (MAHMOUD et al., 2017), com o diferencial que NTiO2 evidenciou perda de massa 
de 30 à 200 °C, podendo ser explicada por liberação/evaporação de água da amostra 
(SUZUKI; YOSHIKAWA, 2004), deta forma, NTiO2 evidenciou a menor porcentagem deresíduo (93,4 %) (Tabela 4). 
Tabela 4: Dados da análise térmica. 
Amostras M inicial (mg) M final (mg) Resíduo (%)+ Perda de massa (%)++ 
TiO2 8,988 8,789 97,8 2,214 
CTiO2 5,816 5,803 99,8 0,224 
NTiO2 5,406 5,050 93,4 6,585 
Legenda: M = massa; + à 700 °C; ++ΔT (°C) 30-700. 
Fonte: Inoue (2022). 
 
 
3.4.3 Drx 
Os difratogramas apresentados na Figura 5 evidenciaram a cristalinidade das amostras 
A B 
 
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TiO2, CTiO2, NTiO2, com picos em 2θ de: 25,3°, 37,85°, 48,05°, 53,9°, 55,1° e 62,65, que 
coincidem com os valores da literatura descritos por Wu et al. (2017). A identificação 
cristalográfica das três amostras corresponde a fase da anatase (JCPDS 21-1272). Os picos 
identificados acima são correspondentes aos planos (101), (004), (200), (105), (211) e (204), 
respectivamente. A amostra MTiO2 mostrou picos em 2θ diferentes: 28,7°, 49° e 62,65°, além 
de evidenciar perda na cristalinidade, e consequente, forte contribuição de amorfo. O 
deslocamento do pico em 2θ de 25,3° para 28,7°, pode ser devido à presença das formas 
[Na2TiO3] e [H2TiO3] obtidas durante a síntese por micro-ondas. Desse modo, há necessidade 
de um processo de lavagem mais efetiva, para a eliminação dos íons Na+ e H+ e obtenção de 
uma amostra purificada [TiO2] (VU et al., 2014). Outra explicação para alterações apresentadas 
para essa amostra pode estar relacionada com a degradação devido à submissão ao processo de 
radiação por micro-ondas. 
Figura 5: Difratogramas das amostras de TiO2. 
 
Legenda: TiO2 (preto), CTiO2 (cinza), MTiO2 (verde), NTiO2 (azul). 
Fonte: Inoue (2022). 
 
3.4.4 Mev/ eds 
As micrografias de TiO2 e CTiO2 são observadas na Figura 6, evidenciando semelhança 
de ambas superfícies, com presença de aglomerado de partículas em algumas regiões, mas, no 
geral, constitui uma superfície uniforme, assim como observado por Chen et al. (2003). 
 
 
 
 
 
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55 
Figura 6: Espectros de EDS em micrografia com magnitude de 1000 x. 
 
Legenda: A) Micrografia de TiO2. B) Micrografia de CTiO2 
Fonte: Inoue (2022). 
 
Na Figura 7 tem-se as micrografias de NTiO2 com differentness magnitudes. Observou-
se, nesta amostra, a mudança na superfície, em relação ao seu precursor CTiO2, com a 
formação de filamentos, identificando assim, a formação de fibras. De acordo com Vu et al. 
(2014), a formação de nanotubos, pelo processo hidrotermal, e seu tamanho, depende do tempo 
de reação adotado. Assim, nesse trabalho foram obtidos nanofibras com um tempo de 
reação/refluxo de 5 h, à 130 °C. As espessuras das NTiO2 foram medidas na micrografia de 
20000 x, onde foi possível observar espessuras de: 0,050 µm, 0,054 µm, 0,054 µm, 0,060 µm, 
0,047 µm, 0,030 µm, resultando em uma média de 0,049 µm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A 
 
 
 
 
 
 
 
B 
 
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56 
Figura 7: Micrografias do NTiO2 com magnitudes diferentes. 
 
Legenda: (A) 10000 x, (B) 20000 x e (C) 50000 x. (D) Espectro de EDS realizado em micrografia com magnitude 
de 1000 x. 
Fonte: Inoue (2022). 
 
A análise dos dados de EDS indicou a presença de O e Ti, como esperado, e outros 
átomos, sendo que os valores percentuais estão dispostos na Tabela 5. 
Tabela 5: Percentual atômico (%) observado na análise de EDS. 
Amostras* Ti C N O Na Al Au 
TiO2 20,98±0,34 11,82±0,40 6,445±1,98 61,41±2,16 - 0,27±0,06 1,21±0,06 
CTiO2 23,33±0,37 13,31±0,44 4,69±1,79 58,44±1,99 - 0,20±0,06 1,18±0,06 
NTiO2 28,93±0,50 5,23±0,50 8,53±2,29 56,47±2,67 4,58±0,20 0,37±0,10 1,58±0,08 
Legenda: *Média e desvio padrão calculados para as três medidas feitas em regiões diferentes de cada amostra. 
Fonte: Inoue (2022). 
 
O ponto de destaque é observado para o percentual atômico de Ti que aumentou na 
sequencia: 20,98% (TiO2), 23,33% (CTiO2) e 28,93% (NTiO2). A presença de C e Al nas 
amostras demonstra a interferência do suporte de alumínio e da fita de carbono no preparo das 
mesmas. Detectou-se Na e Cl para NTiO2, sendo resquício dos reagentes de síntese (NaOH) e 
de neutralização (HCl), bem como do sal formado cloreto de sódio (NaCl). A presença de Na 
ainda pode ser devida à formação [Na2TiO3] (VU et al., 2014). Em ambos casos, a detecção de 
Na pode ser decorrente de lavagem ineficiente da amostra após o processo de centrifugação. 
 
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4 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Os resultados da presente pesquisa evidenciaram a purificação de dióxido de titânio 
(TiO2) por meio de calcinação, síntese de nanofibras (NTiO2) por método hidrotermal com 
aquecimento convencional e sistema de refluxo. O método hidrotermal com uso de radiação de 
micro-ondas para síntese de MTiO2 mostrou-se inadequado devido à necessidade de maior 
manuseio da amostra, apesar de ser considerado um método mais sustentável. Além do mais, a 
análise de difração de raios X evidenciou que MTiO2 não caracteriza anatase como as demais 
amostras de TiO2. Os espectros na região do infravermelho não evidenciaram diferenças 
significativas entre as amostras, apenas foi observada maior definição na banda [δ-OH] na 
região de 1600 cm-1 para a amostra NTiO2, bem como, banda mais larga e intensa de [ν-OH] na 
região de 3400 cm-1, sendo ambas pela interação das hidroxilas da amostra com moléculas de 
água. Em complementação, a análise térmica evidenciou maior perda de massa para NTiO2 até 
200 ºC, indicando perda de água e maior hidratação desta amostra. 
Os dados de espectroscopia eletrônica por energia dispersiva evidenciaram a presença 
dos átomos esperados, tais como Ti e O, sendo que a amostra NTiO2 mostrou maior 
porcentagem atômica de Ti. Por fim, essa amostra mostrou-se a mais adequada, devido à 
facilidade de síntese , além do mais sua forma de nanofibras foi comprovado por microscopia 
eletrônica de varredura, evidenciando fibras com espessura média de 0,49µm, que equivale a 
49 nm. 
A amostra de NTiO2 mostrou-se apropriada para a confecção de nanocatalisadores 
heterogêneos suportados em quitosana, com potencial aplicação na fotodegradação de 
contaminantes orgânicos emergentes presentes em águas residuais, bem como na adsorção 
desses contaminantes. 
 
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2023. 
 
 
http://dx.doi.org/10.1007/s10853-014-8274-4
http://dx.doi.org/10.1016/j.matchemphys.2017.09.022
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62 
CAPÍTULO 4 
TENDÊNCIA ESPACIAL DE NÍVEIS DE RIOS NAS BACIAS HIDROGRÁFICAS DE 
ALAGOAS E PERNAMBUCO1 
Cézar Daniel Ferreira de Menezes 
Brisa Soriano de Andrade 
Djane Fonseca da Silva1 
Henrique Ravi Rocha de Carvalho Almeida 
Pedro Fernandes de Souza Neto 
Josicleda Domiciano Galvíncio 
Heliofábio Barros Gomes 
RESUMO 
Há uma crescente urgência de estudo sobre eventos extremos de precipitação, diante o aumento de ocorrência e 
intensidade destes, o que consequentemente faz com que rios atingam também eventos extremos de 
transbordamento, enchentes e alagamentos. Desse modo, populações vulneráveis em áreas de risco são fortemente 
atingidas, exigindo assim, uma governança ambiental dos riscos dos desastres naturais que proporcione o 
desenvolvimento da capacidade de adaptação das sociedades modernas. Alagoas e Pernambuco obtiveram em 
2022, altos valores de precipitação em decorrência da variabilidade das temperaturas e fenômenos climáticos nos 
Oceanos Pacífico (La Niña) e Atlântico (Atlântico Sul aquecido), gerando grandes transtornos nesses estados, 
incluindo a capital, e entre esses transtornos, transbordamento dos principais rios. Desse modo, o objetivo dessa 
pesquisa analisar séries de níveis de rios das suas Bacias hidrográficas e calcular suas tendências, sugerindo assim, 
o comportamento futuro dos níveis de rios. Foram usados dados de níveis de rios das principais bacias
hidrográficas de Alagoas e Pernambuco, período 1990 a 2021 para detectar tendências climáticas e sua distribuição 
espacial. Esses dados foram obtidos da Agência Nacional de Águas (ANA). Foram aplicadas as estatísticas do
teste de Mann-Kendall e o teste de significância de T-Student a esses dados. A análise das tendências indicou que
houve tendência à diminuição de níveis de rios em quase todas as regiões hidrográficas do estado de Alagoas. Já
a tendência mensal indicou os meses em que o nível dos rios alagoanos costuma ter aumento ou redução. A região
do Sertão foi a região em que mais teve tendência à diminuição ao longo do ano, tendo redução de nível em quase
todos os meses. Todo o Leste do estado, região esta que tem a contribuição de sistemas como ENOS, Dipolo do
Atlântico e Ondas de Leste, apresentou tendência positiva na maioria dos meses, ou seja, aumento no nível das
bacias hidrográficas. Além disso, foi possível comprovar tendências positivas de níveis de rio em anos de
enchentes históricas no estado de Alagoas. Foi possível também atestar que as maiores tendências de aumento de
cotas de rio para o estado de Pernambuco estão nas sub-bacias do sudeste pernambucano, região do Agreste. As
maiores médias anuais de tendências de aumento de cotas de rio estão nas sub bacias do sudeste
pernambucano, incluindo as sub bacias do rio Capibaribe, que passa pela capital Recife.
PALAVRAS-CHAVE: ENOS; Cheias; Secas; Mann-Kendall. 
1 INTRODUÇÃO 
Eventos extremos de chuva e seca estão sendo relacionados à ocorrência de desastres 
naturais e associados simultaneamente com o aumento da população nos grandes centros 
1 Programa de Pós-graduação em Meteorologia (PPGMET), Instituto de Ciências Atmosféricas (ICAT), 
Universidade Federal de Alagoas (UFAL). 
DOI 10.47402/ed.ep.c240211964867
http://lattes.cnpq.br/38712840667020
https://lattes.cnpq.br/6445140247269479
http://lattes.cnpq.br/4845745142696485;
http://lattes.cnpq.br/6048005080084638
http://lattes.cnpq.br/4939680141716056
http://lattes.cnpq.br/7217736964361440
http://lattes.cnpq.br/5514144631922874
 
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
63 
urbanos, e a frequência e intensidade desses desastres estão associados às variabilidades e 
mudanças climáticas (SILVA et al., 2022). 
Conhecimentos prévios sobre cursos d’água são de extrema importância para supervisão 
de comportamento e condução aos possíveis métodos estruturais ou não estruturais no controle 
de inundações urbanas, e assim elaborar possíveis sistemas que atendem ao meio público 
(CORTEZ et al., 2019). 
De acordo com Tucci (2008), os rios geralmente possuem dois leitos. As inundações 
ocorrem quando o escoamento atinge níveis superiores ao leito menor, atingindo o leito maior. 
As cotas do leito maior identificam a magnitude da inundação e seu risco. 
Ainda segundo Tucci (2008), quando a precipitação é intensa e a quantidade de água 
que chega simultaneamente ao rio é superior à sua capacidade de drenagem, ou seja, os da sua 
calha normal resultam inundação nas áreas ribeirinhas. 
Segundo o relatório da Organização das Nações Unidas (ONU) (ONU, 2020), o Brasil 
está entre os países com maior número de pessoas expostas a inundações e aponta este tipo de 
desastre como o mais comum no país desde o ano 2000. Ainda segundo o relatório, o Brasil 
aparece entre os 15 países do globo com a maior população exposta ao risco de inundação de 
rios. 
Os riscos de extremos hidrológicos para um local ou região estão associados aos modos 
de variação do clima, em suas diversas escalas temporais (sazonal, interanual, multidecadal e 
centenária), que determinam, por exemplo, a duração e severidade de eventos de seca. A partir 
da compreensão desses modos é possível quantificar os riscos associados e definir mecanismos 
para gerenciá-los (ROCHA et al., 2019). 
Assim, conhecer as tendências anuais e mensais do nível de rios de bacias hidrográficas 
é importante para o monitoramento ou previsões de secas e enchentes nessas regiões, 
preparando assim as populações para futuros desastres ou perdas. 
As evidências dos impactos observados, dos riscos projetados, dos níveis e tendências 
de vulnerabilidade e dos limites de adaptação demonstram que a ação mundial de 
desenvolvimento resiliente às alterações climáticas é mais urgente do que a avaliada 
anteriormente na AR5. Respostas abrangentes, eficazes e inovadoras podem aproveitar 
sinergias e reduzir os trade-offs entre adaptação e mitigação para promover o desenvolvimento 
sustentável (IPCC, 2022). 
 
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
64 
O objetivo desse trabalho é realizar análises de tendências das principais bacias 
hidrográficas de Alagoas e Pernambuco, nas quais é possível verificar séries de níveis de rios. 
Os resultados podem indicar com antecedência quando serão os próximos eventos de secas e 
enchentes, assim alertando a população com antecedência. 
2 METODOLOGIA 
2.1 Dados 
Foram usados dados de níveis de rio das principais bacias hidrográficas de Alagoas e 
Pernambuco, período 1990 a 2021 para detectar tendências climáticas e sua distribuição 
espacial. Esses dados foram obtidos da Agência Nacional de Águas (ANA) (HIDROWEB, 
2022). As sub-bacias de Alagoas estudadas foram: Mundaú, Coruripe, Paraíba, Capiá, Ipanema, 
Traipu, São Miguel, Talhada, Piauí, Estivas, Camaragibe, Jacuípe, Manguaba, Riacho Grande 
e Moxotó, e suas latitudes e longitudes encontram-se na Tabela 1. As de Pernambuco foram: 
Araripina, Afrânio, Carnaiba, Belo Jardim, Garanhuns, Caruaru, Quipapá, Ribeirão, Goiania, 
Timbaúba, Cumaru, Gravatá, Jaboatão dos Guararapes e Serra Talhada, e suas latitudes e 
longitudes encontram-se na Tabela 2. 
Tabela 1: Latitude e longitude das estações das sub-bacias de Alagoas estudadas. 
Sub-bacias Latitude (º) Longitude (º) 
Mundaú -9,1678 -36,2175 
Coruripe -10,0311 -36,3036 
Paraíba -9,5067 -36,0228 
Capiá -9,2181 -37,4769 
Ipanema -9,7664 -37,0081 
Traipu -9,9714 -37,0028 
São Miguel -9,6858 -36,2853 
Talhada -9,6261 -37,7561 
Piauí -10,4167 -36,4333 
Estivas -9,7164 -35,8917 
Camaragibe -9,12972 -35,5475 
Jacuípe -8,8411 -35,4469 
Manguaba -9,0483 -35,4067 
Riacho grande -9,7514 -37,4464 
Moxotó -8,908 -37,8181 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Tabela 2: Latitude e longitude das estações das sub-bacias de Pernambuco estudadas. 
Sub-bacias Latitude (º) Longitude (º) 
Araripina -40,4968 -7,57807 
Afrânio -41,0099 -8,51164 
Carnaíba -37,6667 -8,7 
Belo jardim -36,4245 -8,33579 
Garanhuns -36,4966 -8,89074 
Caruaru -35,9735 -8,28139 
Quipapa -36,0209 -8,81442 
Ribeirão -35,3739 -8,50316 
Goiania -35,002 -7,572 
 
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Timbaúba -35,314 -7,5031 
Cumaru -35,702 -8,00091 
Gravata -35,5695 -8,2096 
Jaboatão dos 
Guararapes 
-35,0154 -8,11208 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Os mapas de distribuição espacial de níveis de rio foram feitos usando o software Surfer 
versão 9.0, com licença pessoal. 
As maiores/mais importantes BH do estado de Alagoas, segundo SEMARH (2022) são 
Sertão do São Francisco, Mundaú-Paraíba, Piauí e Litoral Norte. Segundo a APAC (2022) as 
maiores/ mais importantes BH do estado de Pernambuco são Goiana, Capibaribe, Ipojuca, 
Sirinhaém e Una. 
Figura 1: Regiões hidrográficas de Alagoas. 
 
Fonte: Alagoas em dados e informações (2023). 
 
 
 
 
 
 
 
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66 
Figura 2: Regiões hidrográficas de Pernambuco. 
 
Fonte: Mapas Blog (2023). 
 
2.2 Teste de mann-kendall 
 As séries de nível de rio de cada sub-bacia hidrográfica foram submetidas à análise de 
tendência pelo teste de Mann-Kendall. O teste é indicado pela Organização Meteorológica 
Mundial (OMM) para avaliação de tendências significativas em séries dados temporais 
compatíveis com aplicações ambientais, e é um teste não paramétrico. 
Esse teste foi proposto a princípio por Mann (1945), posteriormente melhorado por 
Kendall (1975), gerando a relação estatística. É amplamente utilizado para testar tendências em 
séries temporais hidrológicas e climatológicas (BLAIN; KAYANO, 2011). 
A estatística do teste é descrita na equação 1: 
 S= ∑𝑖𝑖=2𝑛𝑛 ∑𝑗𝑗=1𝑖𝑖=1𝑀𝑀𝑖𝑖𝑔𝑔𝑛𝑛�𝑋𝑋𝑖𝑖 − 𝑋𝑋𝑗𝑗� (1) 
Em que: xj são os dados estimados da sequência de valores, n é o comprimento da série 
temporal e o sinal (xi – xj) é igual a -1 para (xi – xj) < 0, 0 para (xi– xj) = 0, e 1 para (xi– xj) > 
0. Kendall (1975) demonstrou que S é, em geral, distribuída com média E(S) e variância Var(S), 
para uma situação em que pode haver valores iguais de x, são expressas pelas equações 2 e 3: 
 E[S]=0 (2) 
 Var[S]=𝑛𝑛(𝑛𝑛−1)(2𝑛𝑛+5)−∑𝑞𝑞𝑒𝑒=1𝑛𝑛𝑒𝑒�𝑛𝑛𝑒𝑒−1��2𝑛𝑛𝑒𝑒+5�
18
 (3) 
 
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67 
Sendo (tp) é número de dados com valores iguais em um determinado grupo (pth) e q é 
o número de grupos com valores iguais na série de dados em um certo grupo p. O segundo 
termo corresponde a um ajuste para dados censurados. 
O teste estatístico parametrizado (ZMK) é descrito pela seguinte equação: 
 𝑧𝑧𝑀𝑀𝑀𝑀 = 𝑠𝑠−1
�𝑣𝑣𝑛𝑛𝑟𝑟 (𝑠𝑠)
 𝑝𝑝𝑁𝑁𝑝𝑝𝑁𝑁 𝑠𝑠 > 0; 0 𝑝𝑝𝑁𝑁𝑝𝑝𝑁𝑁 𝑠𝑠 = 0; 𝑠𝑠+1
�𝑣𝑣𝑛𝑛𝑟𝑟(𝑠𝑠)
 𝑝𝑝𝑁𝑁𝑝𝑝𝑁𝑁 𝑠𝑠 < 0 (4) 
 A presença de uma tendênciaestatisticamente significativa é avaliada usando o valor 
de Z. Essa estatística é usada para testar a hipótese nula, ou seja, que não existe tendência. Um 
valor positivo de ZMK indica um aumento da tendência; quando negativa, indica uma tendência 
decrescente. Para testar a tendência crescente ou decrescente no nível de significância de p, a 
hipótese nula é rejeitada se o valor absoluto de Z for maior que 𝑧𝑧1 − 𝑝𝑝/2, utilizando-se a tabela 
da distribuição normal cumulativa padrão (SILVA et al., 2010). 
Os níveis de significância de p = 0,01 e 0,05 foram adotados neste estudo. Uma 
estimativa não paramétrica para o valor da inclinação da tendência é dada pela equação 5: 
 β= Median�𝑋𝑋𝑖𝑖−𝑋𝑋𝑗𝑗
𝑗𝑗−𝑖𝑖
� para i < j (5) 
Em que: xj e xi são os pontos dados medidos no tempo j e i, respectivamente. 
Esse método também foi utilizado conforme descrito por Silva (2009), Silva et al. 
(2010), Blain e Kayano (2011), Silva (2017) e Bonfim et al. (2020). 
Para se verificar se há ou não significância estatística nas tendências obtidas no teste de 
Mann-Kendall, foi utilizado o teste de T-Student. Para amostras de tamanho N > 30, que são 
chamadas de grandes amostras, as distribuições das amostras de diversas estatísticas são quase 
normais e melhores com o crescimento de N. Já para amostras com tamanho N < 30, que são 
as pequenas amostras, as distribuições amostrais de diversas estatísticas são ruins, e tornam-se 
piores com o decréscimo de N, de tal forma que devem ser introduzidas as modificações 
adequadas. 
Um dos testes de significância mais empregado é o “T-Student”, sendo amplamente 
utilizado nos estudem pesquisas na área da meteorologia (SILVA, 2009; BONFIM et al., 2020), 
sendo descrita conforme a equação 6: 
 𝑇𝑇𝑇𝑇 = 𝑛𝑛
√𝑛𝑛−2
+ 𝑡𝑡² (6) 
 
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68 
Em que: tc = valor do percentil é o grau de liberdade. Foi usado ρ = 0,95 ou 95%; t = 
valor do percentil tabelado de acordo com υ (n-1); n é o número de dados. 
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
3.1 Sub-bacias hidrográficas de alagoas 
Foram feitos cálculos de tendências nas séries de níveis de rio das sub-bacias das 
principais bacias hidrográficas de Alagoas, e logo após foram gerados mapas de distribuição 
espacial das mesmas. 
Em Oliveira et al. (2014) foi analisado o histórico de enchentes ocorridas na Bacia 
Hidrográfica do Rio Mundaú e na Bacia Hidrográfica do Rio Paraíba do Meio, que faz fronteira 
com a do Mundaú, e juntas, deságuam suas águas no Complexo Estuarino-Lagunar Mundaú-
Mangaba (CELMM) em Alagoas. Foi destacada a cheia ocorrida em junho de 2010, quando os 
desastres foram tão impactantes principalmente nos municípios alagoanos, que além de ser 
amplamente noticiado em todo o Brasil, os prejuízos trouxeram consequências que são sentidas 
até hoje na área afetada. 
Além disso, os autores ainda afirmam que duas das cinco grandes cheias que se tem 
registros, na Bacia Hidrográfica do Rio Mundaú e na Bacia Hidrográfica do Rio Paraíba do 
Meio, ocorreram nos anos 2000 e 2010. 
Na Tabela 3 é possível analisar e comparar a tendência média anual de níveis entre as 
sub-bacias. É visível que houve tendência à diminuição de nível em 14 das 15 sub-bacias. Ou 
seja, maioria das sub-bacias demonstraram diminuição do seu nível. 
A sub-bacia que apresentou maior diminuição em seu nível foi Talhada (Sudoeste do 
estado), com redução pouco maior que 200 centímetros em seu nível ao longo de toda série. 
Riacho Grande, Traipu e Coruripe também tiveram redução considerável, com redução de 185, 
159 e 144 centímetros, respectivamente. Manguaba e Jacuípe (Nordeste de AL) tiveram a 
menor redução de nível, com 2 e 6 centímetros a menos, respectivamente. 
Tabela 3: Tendência média anual das sub-bacias de Alagoas. 
Sub-bacias Tend anual (cm) Tend série (cm) Status 
Mundaú -0,3554034 -11,3729088 Diminuição com significância estatística 
Coruripe -4,51400768 -144,4482459 Diminuição com significância estatística 
Paraíba -0,51692515 -16,54160491 Diminuição sem significância estatística 
Capiá -3,488416055 -111,6293137 Diminuição sem significância estatística 
Ipanema -0,66279433 -21,20941883 Diminuição sem significância estatística 
Traipu -4,97957708 -159,3464668 Diminuição com significância estatística 
São Miguel -0,47985484 -15,35535492 Diminuição sem significância estatística 
Talhada -6,76061196 -216,3395828 Diminuição com significância estatística 
Piauí -2,06111593 -65,95570996 Diminuição sem significância estatística 
 
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Estivas 0,19507521 6,242406904 Aumento sem significância estatística 
Camaragibe -2,40918087 -77,09378795 Diminuição sem significância estatística 
Jacuípe -0,20089821 -6,428742936 Diminuição sem significância estatística 
Manguaba -0,07184096 -2,298910814 Diminuição sem significância estatística 
Riacho Grande -5,79697635 -185,5032433 Diminuição com significância estatística 
Moxotó -1,49760792 -47,92345357 Diminuição sem significância estatística 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Ao analisar os mapas de distribuição espacial de tendência média mensal de níveis de 
rios (Figuras 3 a 14), é possível observar regiões do estado alagoano em que houveram 
tendências de diminuição ou aumento dos níveis de rio. 
 Figura 3: Janeiro. Figura 4: Fevereiro. Figura 5: Março. 
 
 Fonte: Autoria própria (2023). Fonte: Autoria própria (2023). Fonte: Autoria própria (2023). 
 
 Figura 6: Abril. Figura 7: Maio. Figura 8: Junho. 
 
 
 Fonte: Autoria própria (2023). Fonte: Autoria própria (2023). Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Figura 9: Julho. Figura 10: Agosto. Figura 11: Setembro. 
 
 Fonte: Autoria própria (2023). Fonte: Autoria própria (2023). Fonte: Autoria própria (2023). 
 
 Figura 12: Outubro. Figura 13: Novembro. Figura 14: Dezembro. 
 
 Fonte: Autoria própria (2023). Fonte: Autoria própria (2023). Fonte: Autoria própria (2023). 
 
 
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70 
A região do Sertão apresentou tendência à seca em todos os meses do ano, sendo agosto, 
setembro, novembro e dezembro (Figuras 10 a 14), os meses com maior tendência negativa. 
Por outro lado, a região Leste do estado teve maioria das tendências como positivas ao longo 
do ano, ou seja, tendência ao aumento do nível das sub-bacias desta região, as quais seriam por 
exemplo, Mundaú, Jacuípe, Camaragibe e Maragogi. No leste do estado, a máxima tendência 
de aumento de níveis de rio ocorreu em Março (+3,0) (Figura 5). A região Agreste teve 
tendência negativa de níveis de rio em todos os meses do ano. 
A região do Baixo São Francisco (Figura 5) teve tendência à diminuição de nível em 
janeiro e fevereiro (Figuras 2 e 4), porém em março já teve tendência ao aumento. Em abril, 
maio, junho e julho (Figuras 6 a 9) a tendência foi negativa. A partir de agosto já se torna 
positiva, mostrando a frequente variação das tendências para níveis de rio nessa importante sub 
bacia. 
Toda a região Leste do estado apresentou tendência positiva nos meses de março, abril 
e maio.Esse comportamento nesses meses pode ter influência do fenômeno ENOS no Leste do 
Nordeste (LN) e alguns sistemas discutidos a seguir. 
Sistemas como os Distúrbios ondulatórios de Leste (DOL) podem influenciar na 
tendência de nível das sub-bacias hidrográficas da região Leste do Nordeste em determinados 
meses, quando estes sistemas estão ocorrendo, ou até mesmo no mês posterior, mediante sua 
intensidade e duração. 
Segundo Neves et al. (2016), DOL são sistemas atmosféricos presentes na região 
tropical, preferencialmente sobre áreas dos oceanos Atlântico e Pacífico. Sobre o Atlântico são 
identificados, inicialmente, próximos à costa oeste do continente Africano e se propagam 
embebidos no fluxo dos Alísios, em forma de ondas que se deslocam de leste para oeste. No 
Atlântico tropical sul, os DOL atuam, preferencialmente, sobre o leste do Nordeste do Brasil 
(NEB), contribuindo significativamente para os totais anuais de chuva nessa região, e 
consequentemente nos níveis dos rios. 
As regiões costeiras do NEB recebem em média um total de precipitação anual de 1600 
mm, enquanto que em muitas áreas do interior, o total pluviométrico é da ordem de 750 mm 
(KOUSKY; CHU, 1978). Esta variabilidade está associada também aos eventos ENOS (El 
Niño/Oscilação Sul) sobre o Pacífico Equatorial e a ocorrência de anomalias de temperatura da 
superfície do mar (TSM) sobre o Atlântico Tropical (NÓBREGA et al., 2006). 
 
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71 
Segundo Silva et al. (2015), a bacia hidrográfica do Mundaú, que situa-se na região 
nordeste do Brasil, em áreas do estado de Pernambuco a Alagoas, é conhecida por apresentar 
em alguns anos secas severas ou chuvas excessivas, têm sido relacionada aos padrões anômalos 
de grande escala da circulação atmosférica global associados ao fenômeno El-Niño-Oscilação 
Sul (ENOS). 
No mês de julho (Figura 9) foi possível observar forte tendência positiva na sub-bacia 
do Mundaú, mês este que representa um dos maiores índices de precipitação no ano para o 
local. 
Os meses de fevereiro a julho correspondem a aproximadamente 73% de toda 
precipitação anual local. O período chuvoso da região coincide com a época em que há atuação 
de DOL, que somadas aos sistemas de escala local (Convergência dos Alísios e Brisas), 
intensificam as chuvas, principalmente à noite (COSTA et al., 2005). 
Em junho e julho (Figuras 8 e 9) existe tendência negativa no nível da sub-bacia 
Camaragibe, Leste do estado (latitude -9,12972º e longitude -35,5475º), e também nas sub-
bacias do litoral Norte do estado. Em agosto (Figura 12) essa tendência negativa recua um 
pouco e volta a aparecer em setembro (Figura 11), se estendendo até dezembro (Figura 14), 
porém com menos intensidade. 
A sub-bacia Ipanema, situada na transição do Agreste para o Sertão, indo de Sudoeste a 
Noroeste (latitude -9,7664º e longitude -37,0081º), teve tendência ao aumento de nível do rio 
em todos os meses, com exceção de agosto (Figura 10). Agosto também foi o mês em que toda 
a região do Sertão e agreste do estado de Alagoas apresentaram tendência negativa. 
Ao contrário da SB Ipanema (extremo Oeste), já no Alto Sertão a sub-bacia Coruripe 
(latitude -9,7436º e longitude -36, 5039º) apresentou tendência negativa durante todos os meses, 
variando apenas a intensidade dessa tendência negativa. 
Na Figura 15 verifica-se que o leste de Alagoas apresenta as sub-bacias com média anual 
de níveis de cotas de rio próximo a zero ou levemente negativas (em azul), significando que os 
níveis de rio estão próximo à média ou tendo pouca diminuição ao longo da série. Citam-se as 
sub-bacias Mundaú, Estivas, Manguaba e Piauí. No entanto, no centro de Alagoas, uma área 
azul se destaca com níveis de rio próximo ao normal; é a sub-bacia do rio Paraíba. 
Já do centro sul de Alagoas ao oeste do estado, as sub-bacias apresentaram valores de 
níveis de rio mais abaixo do normal (em vermelho), com tendências negativas mais intensas; 
ou seja, os rios estão ao longo do tempo diminuindo seus níveis; entre essas sub-bacias estão 
 
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Rio Grande, Traipú, Capiá e Talhada, sub-bacia essa que está incluída a cidade de Piranhas, a 
qual se destaca com fortes tendências negativas de rio, sugerindo que neste local, o rio São 
Francisco está diminuindo seu nível ao longo do tempo. 
Figura 15: Tendências médias anuais de cotas de rio para sub bacias de Alagoas. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Silva et al. (2020) também encontraram valores de precipitação que corroboram com os 
encontrados nos resultados acima citados. Segundo os autores, os eventos extremos que 
ocorrem em Alagoas e afetam a precipitação e, consequentemente, os níveis de rio, estão 
relacionados com o Dipolo do Atlântico (SOUZA et al., 1998; CLAUZET; WAINER, 1999) e 
com o ciclo de Manchas solares (ECHER, 2003; MOLION, 2005). 
3.2 Sub-bacias hidrográficas de Pernambuco 
Na Tabela 4 pode-se observar que das 14 sub-bacias, 5 tiveram tendência à diminuição, 
as sub-bacias de Araripina, Afrânio, Belo Jardim, Garanhuns e Cumaru, e salienta-se que uma 
sub-bacia não se obteve dados suficientes. As sub-bacia que apresentaram maior diminuição 
em seu nível foi Araripina e Garanhuns, com redução de -6,20 cm e -5,11682 cm em seu nível. 
Belo Jardim e Cumaru tiveram menor redução de nível. A sub-bacia que teve maior aumento 
foi Ribeirão com 4,76 cm. 
Tabela 4: Tendência anual das sub-bacias de Pernambuco. 
Sub-bacias Tend Anual (cm) Tend Série (cm) Status 
Araripina -1,034 -6,20 Diminuição sem significância estatística 
Afrânio -0,01 -0,46863 Diminuição sem significância estatística 
Carnaiba 0,030802 0,154011 Aumento sem significância estatística 
Belo Jardim -0,00201 -0,10635 Diminuição sem significância estatística 
Garanhuns -0,26931 -5,11682 Diminuição sem significância estatística 
Caruaru 0,054138 0,270689 Aumento sem significância estatística 
Quipapá 0,251185 2,763034 Aumento sem significância estatística 
Ribeirão 0,23813 4,762593 Aumento sem significância estatística 
Timbaúba 0,003926 0,01963 Aumento sem significância estatística 
Cumaru -0,03166 -0,60152 Diminuição sem significância estatística 
 
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73 
Gravatá 0,09 2,1014 Aumento sem significância estatística 
Jaboatão dos Guararapes 0,01999284 0,719742 Aumento sem significância estatística 
Serra Talhada 0,152789 0,763943 Aumento sem significância estatística 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Ao analisar os mapas de distribuição espacial de tendência média mensal de níveis de 
rio, é possível observar regiões do estado de Pernambuco onde houveram tendências positivas 
e negativas. No mês de Janeiro (Figura 16) as regiões central e metropolitana apresentaram 
tendência de aumento (em azul) e a tendência negativa (em vermelho) na região do Sertão e do 
Rio São Francisco indicam diminuição das cotas de nível do rio essa configuração se estende 
até Maio (Figura 20). 
 Figura 16: Janeiro. Figura 17: Fevereiro. Figura 18: Março. 
 
 Fonte: Autoria própria (2023). Fonte: Autoria própria (2023). Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Figura 19: Abril. Figura 20: Maio. Figura 21: Junho. 
 
 Fonte: Autoria própria (2023). Fonte: Autoria própria (2023). Fonte: Autoria própria (2023). 
 
 
 Figura 22: Julho. Figura 23: Agosto. Figura 24: Setembro. 
 
 Fonte: Autoria própria (2023).Fonte: Autoria própria (2023). Fonte: Autoria própria (2023). 
 
 
 
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74 
 Figura 25: Outubro. Figura 26: Novembro. Figura 27: Dezembro. 
 
 Fonte: Autoria própria (2023). Fonte: Autoria própria (2023). Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Nos meses de março e abril (Figuras 18 e 19) na região do Sertão e da Mata verifica-se 
tendências de aumento de cotas de rio (em azul) das sub bacias de Serra Talhada e Ribeirão. Já 
próximo as longitude -37º e -36º durante os meses de junho, julho e agosto e volta em dezembro, 
na região do Agreste (Garanhuns, Caruaru e Gravatá) são regiões mais propensas a serem 
afetadas pelas chuvas, por suas tendências serem sempre positivas. 
Em novembro (Figura 26) a região do Sertão e da Mata tiveram uma tendência positiva 
(em azul) leve na Longitude -41º, e no mesmo mês, continuou tendência positiva nas sub-bacias 
da região Metropolitana do Recife. 
Já durante o mês de dezembro (Figura 27) próximo a Longitude -38º (em vermelho) foi 
a única área onde ocorreu tendência negativa, e a maioria do estado (em azul) teve tendência 
de aumento em suas cotas de rio. 
Durante alguns os meses o agreste de Pernambuco (Garanhuns, Belo Jardim e Caruaru) 
teve uma tendência de aumento de nível de rio. Os principais sistemas meteorológicos 
responsáveis pelas chuvas no Agreste pernambucano são a ZCIT, os Vórtices Ciclônicos de Ar 
Superior (VCAS), os Distúrbios de Leste e as instabilidades associadas às Frentes Frias 
(LACERDA et al., 2006), o que faz com que a chuva ocorra ao longo do ano, com sistemas 
distribuídos em períodos e meses diferentes. 
Salgueiro et al. (2016) analisaram a relação existente entre os eventos extremos 
registrados no Nordeste do Brasil, com as anomalias das TSM e os sistemas atmosféricos 
atuantes na região no período de 1943 a 2013, e o resultados apontaram que os eventos extremos 
(secas e chuvas intensas) estão mais associados a influência do Dipolo do Atlântico do que ao 
ENOS. 
As maiores médias de tendências de aumento de cotas de rio estão nas sub bacias do 
sudeste pernambucano (Figura 28), incluindo as sub bacias do rio Capibaribe, que passa pela 
capital, Recife, Sirinhaém, Mundaú e Una. No centro do estado, as sub bacias Pajeú e Moxotó, 
afluentes do rio São Francisco, também apresentaram leve tendência de aumento de suas cotas 
 
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de rio, indicando leve aumento do nível dos rios. Já no sul do estado, próximo à longitude de -
37º, área dentro da sub bacia do rio Ipanema, as tendências são de diminuição nas cotas de rio. 
O mesmo foi observado para o noroeste do estado, na sub bacia do rio Brígida. 
De acordo com Oliveira et al. (2013), a problemática das enchentes no Brasil é antiga e 
atinge uma grande parcela da população de Pernambuco, principalmente aquela que vive 
próxima a regiões ribeirinhas e mais desfavorecidas economicamente. A região da Mata Sul do 
Estado de Pernambuco, foi bastante afetado por inundações em junho de 2010, e os danos 
causados resultaram na necessidade de implementar estratégias para mitigar o problema. No 
presente trabalho, também foram encontradas tendências de aumento de níveis de rio na região 
sudeste do estado. 
Figura 28: Tendências médias anuais de cotas de rio para sub-bacias de Pernambuco. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Os resultados desta pesquisa também corroboram com Miranda et al. (2017), que 
encontraram suscetibilidade à ocorrência de inundação na sub bacia do rio Una, sudeste do 
estado de Pernambuco, apontando como situações graves as ocorridas nos anos de 2005, que 
foi a principal inundação e enchente ocorridas na história recente, além de outras graves 
ocorrências em 2010 e 2011. 
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
A análise das tendências indicou que houve tendência à diminuição de níveis de rios em 
quase todas as regiões hidrográficas do estado de Alagoas. Já a tendência mensal indicou os 
meses em que o nível dos rios alagoanos costuma ter aumento ou redução. A região do Sertão 
foi a região em que mais teve tendência à diminuição ao longo do ano, tendo redução de nível 
em quase todos os meses. Todo o Leste do estado, região esta que tem a contribuição de sistemas 
como ENOS, Dipolo do Atlântico e Ondas de Leste, apresentou tendência positiva na maioria 
dos meses, ou seja, aumento no nível das bacias hidrográficas. Além disso, foi possível 
 
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76 
comprovar tendências positivas de níveis de rio em anos de enchentes históricas no estado de 
Alagoas. 
Foi possível também atestar que as maiores tendências de aumento de cotas de rio para 
o estado de Pernambuco estão nas sub-bacias do sudeste pernambucano, região do Agreste. As 
maiores médias anuais de tendências de aumento de cotas de rio estão nas sub bacias do sudeste 
pernambucano, incluindo as sub bacias do rio Capibaribe, que passa pela capital Recife. 
 
REFERÊNCIAS 
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
81 
CAPÍTULO 5 
A CONSTRUÇÃO DE UM TELEGRAFO NA INTERFACE DO 
ENSINO DE ELETROMAGNETISMO 
Raila Leal Silva 
Givanildo Sales Silva 
Haroldo Reis Alves de Macêdo 
RESUMO 
Esse trabalho apresenta uma proposta diádica que consiste em construir um telégrafo para o ensino do 
eletromagnetismo, parte da Física que estuda as interações da eletricidade e do magnetismo, fenômenos que 
começaram a ser estudados de forma relacionadas na primeira metade do século XIX, com o experimento do físico 
dinamarquês Hans Christian Oersted (1771-1851). Esses conceitos são abordados no 3° ano do ensino médio, e na 
tentativa de propor aulas de Física contextualizadas foi utilizado o método da experimentação para abordar os 
conceitos do eletromagnetismo através da construção e do funcionamento do telégrafo. Trata-se de um instrumento 
de baixo custo, com materiais acessíveis e fácil de construir. A partir do princípio de funcionamento desse 
instrumento as aulas de Física se tornam mais contextualizadas, interdisciplinares, interativas e participativas, para 
instigar os alunos a compreenderem a importância do eletromagnetismo para a sociedade e para os avanços 
tecnológicos. Desse modo, objetiva com este trabalho aprender a construir o instrumento e sobre a importância do 
uso de experimentos em sala de aula. 
PALAVRAS-CHAVE: Telégrafo; Eletromagnetismo; Ensino de Física; Atividade 
experimental. 
1 INTRODUÇÃO 
A experimentação no ensino de Física é uma das principais ferramentas de apoio ao 
ensino e a aprendizagem dessa ciência, pois ajuda a tornar os conteúdos estudados, às vezes 
considerados abstratos em fenômenos que podem ser observados, proporcionando aulas 
contextualizadas, dinâmicas, atrativas que despertam o interesse ao aluno pela investigação. 
Além disso, quando se usa a experimentação em aula, seja como apresentação ou com 
a participação conjunta do aluno na construção, utilizando da interdisciplinaridade, possibilita-
se uma melhor compreensão dos conteúdos ministrados, como também contribui para a 
construção de cidadãos reflexivos, ativos e críticos na sociedade. Para Silva (2016), o aluno 
para ser ativo no ensino e aprendizagem é preciso que o professor busque alternativas, a 
experimentação é uma delas. 
Para tanto, foi construído um protótipo do telégrafo pois seu funcionamento aborda os 
conteúdos do eletromagnetismo presentes na disciplina de Física do Ensino Médio, conceituou-
se também os fatos históricos do eletromagnetismo e da invenção do telégrafo, bem como 
abordou-se sobre os avanços tecnológicos importantes para a comunicação na década de 1980 
DOI 10.47402/ed.ep.c240211975867
http://lattes.cnpq.br/4371604035019735
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
82 
que contribuíram para a sociedade atual, no qual são indissociáveis da vida cotidiana. 
O instrumento foi desenvolvido com materiais acessíveis e de baixo custo e foi 
apresentado nas aulas de Física aos alunos do 3º ano do Ensino Médio do Centro Estadual de 
Tempo Integral (CETI) Marcos Parente durante a atuação da pesquisadora como bolsista no 
programa de Residência Pedagógica do subprojeto de Física do Instituto Federal do Piauí 
Campus Picos. 
Neste experimento os alunos tiveram que identificar os conceitos elétricos e magnéticos 
presentes no instrumento e a interação entre esses dois fenômenos, como por exemplo o 
eletroímã, fundamental para o instrumento. Como também identificar a direção e o sentido da 
corrente elétrica e do campo magnético, e explicar através dos conceitos os fenômenos 
observados com o funcionamento do instrumento. 
Discutiu-se ainda, sobre o tipo de circuito elétrico (série, paralelo ou misto), tipo de 
corrente (alternada ou contínua), sinais elétricos de curtos e longo duração que são responsáveis 
por emitir o código de Morse usado na comunicação, a importância do interruptor e diferenciar 
a parte do protótipo que é transmissor e receptor. 
Costa e Silveira (2016) ressaltam que o professor precisa oferecer ferramentas e 
ambiente em sala de aula para estimular a participação do aluno através de desafios 
contextualizados, assim o presente trabalho sugere essa proposta do uso do telégrafo para 
promover a investigação aos alunos pelo funcionamento do experimento e exploração dos 
conceitos físicos envolvidos em seu funcionamento. 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEORICA 
Até o século XIX o estudo da eletricidade e do magnetismo era de forma independentes, 
até então não se percebia a relação entre os dois fenômenos, foi em 1820 que o físico 
dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1851), ao realizar experimentos observou que a 
agulha da bússola que estava próxima do fio condutor mudava de direção quando a corrente 
elétrica percorria um fio, assim deduziu que cargas elétricas em movimento podem gerar campo 
magnético, dando assim o “start” para o eletromagnetismo como se conhece atualmente 
(MUSSOI, 2005). 
Tanto os fenômenos magnéticos como os elétricos passaram a ser entendidos como 
tendo a mesma origem, o movimento dos elétrons. No entanto, a força elétrica atua sobre uma 
carga, esteja em repouso ou em movimento e a força magnética atua apenas sobre cargas em 
movimento (YOUNG; FREEDMAN, 2009). E a soma dessas duas forças que age de forma 
 
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
83 
simultânea sobre uma partícula carregada é chamado de força de Lorentz, escrita pela equação 
matemática apresentada na equação 1 (HALLIDAY; RESNICK; KRANE, 2012). 
 eq.1 
Com o Eletromagnetismo “se previam extraordinárias perspectivas tecnológicas. E 
assim foi. Iniciou-se em todo o mundo uma frenética corrida na busca das inúmeras aplicações 
práticas que essa descoberta prometia” (GASPAR, 2013, p. 166). Como também surgiram 
diversas tentativas para explicar fenômenos e estabelecer leis que regem esse ramo da Física 
que possuem infinitas aplicações e contribuições para a sociedade e para a natureza. 
Por exemplo, os aparelhos que gravam e leem informações em forma magnética, como 
os discos rígidos dos computadores, os trens levitados magnéticos e outras aplicações são 
possíveis devido à descoberta de campos magnéticos produzidos por correntes elétricas 
(HALLIDAY; RESNICK; WALKER, 2009). 
Dentre as diversas descobertas, estudos e contribuições na ciência e na sociedade que o 
eletromagnetismo proporcionou, ressalta-se o telegrafo que foi utilizado como meio de 
comunicação no século XVII, revolucionando-a. A principal tecnologia desenvolvida a partir 
do eletromagnetismo utilizada neste equipamento foi o eletroímã que fica na parte receptora 
das mensagens. 
O eletroímã é um ímã temporário construído por materiais que são facilmente 
imantados, como por exemplo o ferro, envolto por solenóide (fio condutor enrolado de modo a 
formar um conjunto de espira ao longo de um cilindro) no qual quando a corrente elétrica 
percorre as espiras, gera um campo magnético no interior e no exterior do solenóide (LUZ; 
ÁLVARES, 2005). Assim, o eletroímã atrai materiais ferromagnéticos da mesma forma que os 
ímãs permanentes. 
Foi o físico, filósofo, cientista e matemático francês André-Marie Ampère (1775-1836) 
que mostrou experimentalmente que um fio de cobre enrolado em forma de solenóide produz 
os mesmos efeitos de imã em forma de barra quando uma corrente elétrica percorre o fio 
(BISCUOLA; BÔAS; DOCA, 2007). As aplicações do eletroímã também são encontradas nas 
campainhas, nos telefones, nos motores, na indústria de construção naval e no guindaste 
eletromagnético usado principalmente em ferro velho, entre outras. 
2.1 O Telégrafo 
O telégrafo elétrico foi inventado por volta da década de 1830, pelo americano pintor 
 
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Samuel Finley Breeze Morse (1791-1872), visando transmitir mensagens a longas distâncias e 
de maneira rápida e confiável. Os telégrafos usavam códigos que representavam as letras e 
números por traços e pontos, em homenagem ao criador do aparelho o sistema de códigos ficou 
conhecido como código Morse. No ano de 1837 foi registrada a patente do telégrafo e o código 
Morse, de acordo com Fiolhais et al. (2009). 
A primeira linha telegráfica a longa distância foi inaugurada em 1844 nos EUA, a linha 
tinha extensão de 35 quilômetros, situada entre Washington e Baltimore, no estado de 
Maryland, segundo Bernardes (n.d.). O texto enviado na primeira mensagem pelo sistema dizia: 
“O que Deus fez possível!”. De início, o sistema era usado apenas pelo governo, forças armadas 
e indústrias, após anos o uso se tornou público. 
As linhas telegráficas se espalharam pelo país e outros territórios, no Brasil o telégrafo 
chegou em 1852. Após anos, o telégrafo ganhou avanços em sua estrutura, deixou de ser 
transmitido por cabos e a parte receptora recebeu várias formas e modelos para receber as 
mensagens. Assim, impulsionou o surgimento de novos aparelhos de comunicação, como o 
rádio, telefone e mais tarde o computador. Nas figuras 1a e 1b é mostrado modelo de receptor 
e transmissor de um telégrafo da época. 
Figura 1: Telégrafo de Morse a) Receptor e b) Transmissor. 
 
Fonte: a) Duarte (2019); b) Unknown (2013). 
 
O transmissor do telégrafo consistia em um manipulador com capacidade para abrir e 
fechar um circuito elétrico de forma intermitente. Ao fechar o circuito elétrico, uma corrente 
elétrica circula pelo transmissor. Essa corrente ativa um eletroímã, o qual atuava como um 
receptor. Ao ser ativado, o eletroímã atraía uma peça móvel que, ao movimentar-se, atingia 
uma fita de papel e imprimia sobre ela um sinal Morse. A tabela da figura 2 ilustra os códigos 
 
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Morse utilizados para envio de informações. 
Figura 2: Código de Morse. 
 
Fonte: Silva (2023). 
Uma mensagem codificada em Morse, era transmitida por meio de pulsos elétricos (ou 
tons) curtos e longos em cabos de linhas telegráficas. Subtil (2014), aborda sobre as 
contribuições que o telégrafo trouxe para a sociedade e as reflexões desse sistema nos dias 
atuais. 
Através do telégrafo, as estradas da cultura e as estradas do comércio entrecruzaram-
se. Por via dos processos que desencadeou nos domínios simbólico e económico, a 
introdução do telégrafo articulou-se também com a emergência de novas estruturas 
sociais, culturais e políticas (SUBTIL, 2014, p. 29). 
É partindo docontexto histórico, contribuições e princípios de funcionamento do 
telégrafo que esse trabalho apresenta um experimento para ser apresentado em sala de aula, um 
protótipo de telégrafo para abordar os conteúdos do eletromagnetismo, tecnologia e sociedade. 
A experimentação em sala de aula para abordar a ciência tem mostrado ser uma 
alternativa viável para exemplificar e aplicar os conceitos estudados. Giani (2010) ressalta que 
a teoria e a prática é um processo único para a aprendizagem. Além disso, desperta interesse e 
motivação aos alunos (SILVA, 2017). Por isso foi pensado na abordagem do telégrafo para 
promover a participação dos alunos nas aulas de eletromagnetismo. 
3 METODOLOGIA 
O experimento que este trabalho proponha parte de uma atividade realizada em aula e 
que devido aos bons resultados foi escrito para possibilitar que mais professores possam fazer. 
A atividade sugerida é a construção de um protótipo de telégrafo com materiais simples e de 
fácil acesso. O estudo do eletromagnetismo deve ser a base orientadora da atividade e por isso 
recomenda-se que seja desenvolvido com alunos do 3° ano do ensino médio. 
 
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A fim de verificar a real aplicabilidade da proposta os pesquisadores desenvolveram um 
protótipo (não foi solicitado aos alunos pois esse projeto foi desenvolvido durante o isolamento 
social vivenciado devido à pandemia do COVID 19 quando as aulas estavam sendo de forma 
remota) que foi apresentado aos estudantes do 3.º do Ensino Médio da escola campo CETI – 
Marcos Parente durante as aulas de Física pelo programa Residência Pedagógica da Capes. 
Contudo houve discussões interessantes sobre o funcionamento e a física envolvida no 
processo. 
Assim, apresenta-se a seguir os materiais necessários, o desenvolvimento e a execução 
do protótipo do telégrafo como uma proposta de aula experimental para ser realizada na 
abordagem dos conteúdos do eletromagnetismo. 
3.1 Materiais 
● 02 (duas) pilhas tamanhas AA ou 01 (uma) pilha tamanho D2; 
● 02 (dois) suporte de madeira retangulares de 15 x 20 cm ou apenas (um) suporte de 30 x 
40 cm; 
● 01 (um) prego grande; 
● 01 (um) pedaço aproximadamente 4 m de comprimento de fio de cobre esmaltado (fio de 
1 mm de espessura); 
● 01 (um) pedaço aproximadamente 15 cm de comprimento de fio encapado (fio de 2 mm 
de espessura); 
● Percevejos e parafusos; 
● 01 (um) pedaço de arame fino com cerca de 40 cm; 
● Alicate, martelo, fita isolante, tesoura, papel sulfite e papel carbono; 
3.2 Desenvolvendo a atividade 
1° passo- Construir e montar a primeira base de madeira. 
A - Utilizando o fio de cobre esmaltado de 3 m de comprimento enrole-o no prego grande 
em duas camadas sobrepostas. É importante deixar livre cerca de 15 cm de comprimento nas 
duas extremidades do fio para, posteriormente, efetuar as conexões, é necessário desencapar as 
extremidades deixadas. 
B - Utilize o martelo para fixar o prego com o fio de cobre enrolado (eletroímã) próximo a 
uma das extremidades da primeira base de madeira. 
 
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C - Utilizando o alicate, corte cerca de 20 cm do arame fino e fixe-o, com percevejo, no 
pedaço de madeira. O arame deverá ser moldado em formato de L. 
2° passo- Construir e montar a segunda base de madeira. 
D - Encoste o polo positivo de uma pilha no polo negativo da outra e enrole fita isolante para 
fixá-las, no caso de usar as pilhas AA ou usar apenas uma pilha D2. Com a fita adesiva, fixe as 
pilhas na segunda base de madeira. 
E - Corte um pedaço de cerca de 18 cm de arame. 
F - Fixe um percevejo próximo às pilhas, de modo que ele fique próximo a uma das laterais 
do pedaço de madeira. 
G - Encoste o centro do pedaço de arame no percevejo que você acabou de fixar e passe uma 
volta ao redor desse percevejo. 
H - Desencape as extremidades do fio encapado, fixe uma das extremidades no arame e a 
outra extremidade em um dos polos do conjunto de pilhas. A outra extremidade do arame deverá 
ficar livre, paralelamente ao conjunto de pilhas. 
I - Fixe parcialmente outro percevejo ou parafuso logo abaixo da extremidade livre do arame. 
Com isso você terá formado um interruptor. 
J - Enrole uma das extremidades do eletroímã que você montou no procedimento A no 
percevejo ou parafuso que você fixou no procedimento I. Termine de fixá-lo na madeira. 
K - Agora, fixe a outra extremidade do eletroímã em um parafuso e uma extremidade de um 
fio desencapado no mesmo parafuso, a outra extremidade do fio desencapado deve ser ligado 
no polo livre do conjunto de pilhas. Para isso utiliza fita isolante. 
M - Pronto, seu telégrafo está construído. 
3.3 Execução 
Para o telégrafo funcionar é preciso pressionar a ponta do arame que forma o interruptor 
sobre o percevejo ou parafuso e observar o que acontece. Caso não aconteça nada, certifique-
se do procedimento novamente e aproxime mais o arame do eletroímã ou do polo da pilha. Peça 
a um colega que coloque, entre o arame e o eletroímã, uma folha de papel sulfite sobre papel-
carbono. À medida que você pressionar o interruptor, peça ao colega que desloque lentamente 
o conjunto de papel sulfite e papel-carbono. Observe o que acontece no papel sulfite. 
 
 
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4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Durante as aulas sobre eletromagnetismo após fazer a fundamentação teórica, sugira que 
os seus estudantes construam o protótipo sugerido e leve à escola na aula seguinte para 
apresentação do funcionamento e discussão com os demais colegas de sala, em primeiro 
momento descobrirá o que cada grupo fez de diferente e as primeiras impressões dos alunos. 
Na situação em que foi aplicado o experimento, primeiro foi apresentado aos alunos o 
protótipo do telégrafo (figura 3) sem identificar o que era, e isso gerou discussões acerca da 
identificação do instrumento. Em seguida foi apresentado e explicado a importância que esse 
instrumento teve na comunicação e como ele impulsionou a evolução tecnológica até os dias 
atuais. Diálogo semelhante a esse pode também ser feito, mesmo os alunos tendo construído os 
seus próprios protótipos. 
Figura 3: Apresentação do protótipo do telégrafo. 
 
Fonte: Autoria própria (2021). 
 
Sugere-se que após essa discussão inicial os alunos demonstrem o funcionamento de 
seus protótipos, explicando com base nos conhecimentos de eletromagnetismo visto nas aulas 
teóricas. Na aplicação (remota) dessa proposta, os alunos foram incentivados a explicar o 
fenômeno observado usando os conhecimentos das aulas anteriores e isso rendeu um momento 
de grande participação e integração dos alunos. Para Carvalho e Higa (n.d.), é a partir da 
problematização e da investigação que o professor consegue estimular a curiosidade do aluno 
e possibilitar o conhecimento científico. 
Com isso, o aluno pode aprender e refletir sobre o que é a ciência por pensamento crítico 
e reflexivo de modo ativo. Esse método de ensino permite que o aluno entenda que “a Ciência 
se constitui como atividade humana construída em uma dinâmica dialógica entre Ciência, 
Tecnologia e Sociedade” (BRITO; FIREMAN, 2018, p. 472). Nessa atividade, o aluno busca 
por soluções para os problemas que surgem durante a montagem e formulam hipóteses na 
 
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tentativa de entender e responder sobre o funcionamento do experimento (SANTANA; 
CAPECCHI; FRANZOLIN, 2018). 
Assim, os alunos usam dos conhecimentos das aulas anteriores sobre o 
eletromagnetismo e suas funcionalidades para identificar os conceitos elétricos e magnéticospresentes no instrumento e como a interação entre esses dois fenômenos, como por exemplo o 
eletroímã (ilustrado na figura 4), é fundamental para o instrumento. 
Também é possível identificar a direção e o sentido da corrente elétrica e do campo 
magnético quando o interruptor é fechado e a interação eletromagnética entre o arame e o 
parafuso que atuavam como a parte receptora do telégrafo. Além disso, sugere-se voltar um 
pouco no conteúdo e solicitar os alunos que identifiquem o tipo de circuito elétrico utilizado no 
protótipo se é em série ou paralelo e se a corrente é contínua ou alternada. 
Na experimentação do instrumento em sala os estudantes conseguiram identificar 
corretamente a direção e o sentido da corrente elétrica e do campo magnético, bem como 
explicaram que a corrente elétrica no circuito do protótipo é do tipo contínua pois se trata de 
uma característica das pilhas químicas em que o fluxo de elétrons não muda de direção. 
Figura 4: Eletroímã do telégrafo. 
 
Fonte: Autoria própria (2021). 
 
Segue-se a atividade solicitando que os alunos usem de sinais elétricos de curta e longa 
duração assim como os usados para transmitir o código de Morse, usando a chave para ligar e 
desligar o circuito. Nesse momento pode-se apresentar o código Morse e discutir sua 
importância histórica. 
Após o debate foi ministrado uma aula sobre o telégrafo de Morse e seu código, 
bibliografia de Morse, história de quando surgiu o telégrafo e contribuições naquela época. 
Utilizou-se um vídeo disponível no YouTube que apresenta um telégrafo original que faz parte 
do museu ferroviário de Santo Ângelo-RS, a fim de exemplificar. Este telegráfo está em 
perfeitas condições de funcionamento, o qual é demonstrado por um senhor que trabalhou como 
 
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telegrafista da cidade na ferrovia. E assim os alunos tiveram melhor entendimento sobre o 
telégrafo. 
Com essa demonstração, proporciona-se aos alunos uma aula investigativa e prática das 
aplicações do eletromagnetismo, além da interdisciplinaridade, história, sociedade e evolução 
das telecomunicações, contribuições dos conhecimentos da ciência. Aulas assim contribuem 
para fixação dos conteúdos ministrados. 
Os resultados alcançados foram positivos e satisfatórios, promoveu muitas discussões, 
reflexões e aprendizados. Não foi cobrado nenhuma categoria de avaliação sobre o 
experimento, para que a turma pudesse aproveitar a aula sem se preocupar com notas, pois o 
intuito era a participação e interação numa aula remota e síncrona. Portanto, essa atividade foi 
uma maneira de quebrar essa barreira e conseguir a atenção dos alunos durante a aula. Acredita-
se que resultados semelhantes e até mesmo mais satisfatórios possam ser alcançados ao aplicar 
essa metodologia em aulas presenciais pós pandemia. 
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
A experimentação é um método facilitador da aprendizagem que quando utilizado de 
forma didática possibilita aulas produtivas e alunos ativos no processo de ensino e 
aprendizagem. O protótipo do telégrafo possibilita maior clareza com relação aos fenômenos 
do eletromagnetismo bem como seus conceitos e a integração com outras áreas do 
conhecimento, contribuindo assim com a interdisciplinaridade. 
Mesmo com o ensino remoto, foi possível através da aula síncrona pelo Google Meet 
mostrar o funcionamento do telégrafo, essa atividade tornou a aula síncrona atrativa e os alunos 
participativos, algo que dificilmente acontecia, pois, as aulas online eram desmotivadas e 
dificilmente tinha participação dos alunos. Além disso, várias outras discussões surgiram após 
a apresentação e essa troca de conhecimentos entre os alunos, a dinâmica fez com eles 
interagissem e entendessem a importância do estudo do eletromagnetismo para a sociedade. 
Portanto, pode-se concluir que o uso de experimentos em sala, mesmo em ensino remoto 
é o método mais eficaz para demonstrar os conceitos da Física e despertar no aluno aproximação 
com essa ciência e quebrar o tabu de que a Física é uma disciplina difícil de entender, mais do 
que isso é mostrar através da história o uso dessa ciência no dia a dia e a aplicação dos 
fenômenos estudados. 
Desta forma foi apresentado essa proposta para que mais professores possam conhecer 
a metodologia utilizada e utiliza-la na íntegra ou adaptada para melhor engajamento dos alunos 
 
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e consequentemente melhorar o entendimento dos conceitos do eletromagnetismo presente no 
cotidiano através da ampla discussão e extrapolação dos conceitos vistos na construção e 
funcionamento do protótipo de telégrafo. 
 
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file://DANDARA/Editora%20e-Publicar/2023/e-Publicar/PARA%20PUBLICAR/OK%20PAGOU%20COME%C3%87AR/CHAMADA%2024.11.23/EXATAS/COMPILADO/%3Chttp:/hdl.handle.net/10400.21/3710
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
93 
CAPÍTULO 6 
ESTUDO DE CASO: 
OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE TAMPAS DE ALUMÍNIO, 
VISANDO A REDUÇÃO DA ESPESSURA DA CHAPA 
João Arthur Cavalcante Figueiredo 
Siomara Dias da Rocha 
RESUMO 
Este estudo propõe a redução da espessura da chapa de alumínio no processo de fabricação de tampas, visando 
avaliar a eficiência das máquinas, a vida útil das ferramentas de corte e a análise da diminuição de perdas de 
material durante o processo. O objetivo é validar o uso de material com menor espessura (de 0,210 mm para 0,207 
mm, uma redução de 0,003 mm) sem comprometer a qualidade do produto final, resultando em uma significativa 
redução de custos. A matéria-prima utilizada é o alumínio, extraído da bauxita por mineradoras como a Mineração 
Rio do Norte e a Alcoa, sendo posteriormente fornecido às empresas Novelis e Hulamim, que produzem as 
bobinas. A Crown Embalagem Metálica da Amazônia, com uma produção global de aproximadamente 10,32 
bilhões de latas, realiza testes em laboratórios através do fornecedor Novelis, que nomeou o projeto de "Down 
Gauger". A bobina com a espessura reduzida está atualmente em fase de teste na fábrica de tampas da Crown. 
Esse processo buscou otimizar a eficiência operacional, prolongando a vida útil das ferramentas e redução de 
perdas de material, representando uma iniciativa promissora para aprimorar a sustentabilidade e competitividade 
no mercado de embalagens metálicas. 
PALAVRAS-CHAVE: Redução de Espessura; Eficiência Operacional; Sustentabilidade; 
Mineração de Alumínio; Custo Reduzido. 
1 INTRODUÇÃO 
A busca incessante por inovação e eficiência na indústria tem levado a constantes 
aprimoramentos nos processos de fabricação. Nesse contexto, o presente estudo propõe uma 
abordagem voltada para a redução da espessura da chapa de alumínio no processo de fabricação 
de tampas. O foco central reside na avaliação criteriosa da eficiência das máquinas, na vida útil 
das ferramentas de corte e na análise da diminuição de perdas de material durante o processo 
(ENGLER et al., 2016). 
A fundamentação desse trabalho repousa sobre a premissa de que é possível alcançar 
uma significativa redução de custos sem comprometer a qualidade do produto final ao utilizar 
materiais com menor espessura. Tal redução, de 0,210 mm para 0,207 mm, evidencia a busca 
por uma abordagem inovadora que visa não apenas otimizar a eficiência operacional, mas 
também contribuir para a sustentabilidade econômica e ambiental (VILLADA et al., 2023). 
A matéria-prima crucial para essa investigação é o alumínio, cuja extração da bauxita é 
realizada por mineradoras renomadas como a Mineração Rio do Norte e a Alcoa. Este metal, 
após ser processado pelas empresas Novelis e Hulamim, é transformado em bobinas utilizadas 
DOI 10.47402/ed.ep.c240211986867
https://lattes.cnpq.br/0404999652328872
http://lattes.cnpq.br/6068610219942099
 
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94 
no processo de fabricação das tampas (ENGLER et al., 2016). A Crown Embalagem Metálica 
da Amazônia, uma das principais produtoras globais com uma produção estimada em 10,32 
bilhões de latas, assume a vanguarda ao conduzir testes laboratoriais por meio do fornecedor 
Novelis, nomeado de forma sugestiva como "Down Gauger". 
Essa iniciativa, que visa a redução da espessura da chapa de alumínio, não se limita a 
uma mera otimização técnica. Ao contrário, representa um passo significativo em direção à 
busca por soluções que harmonizem eficiência industrial e responsabilidade ambiental. A fase 
de teste da bobina com espessura reduzida na fábrica de tampas da Crown é um marco crucial 
nesse processo de inovação (HARALDSSON; JOHANSSON, 2018). 
Em síntese, este estudo não apenas aborda a otimização técnica do processo de 
fabricação, mas também destaca a importância estratégica da sustentabilidade no cenário 
competitivo das embalagens metálicas. As implicações desse trabalho transcendem os limites 
da eficiência operacional, incorporando uma perspectiva holística que reflete a evolução 
necessária da indústria em busca de práticas mais sustentáveis e competitivas (RAABE et al., 
2022). 
 A estampagem incremental, um processo vital na conformação mecânica, desempenha 
um papel crucial na fabricação de pequenos lotes de peças estampadas e na prototipagem rápida, 
especialmente no desenvolvimento de novos produtos em chapas metálicas. No presente estudo, 
conduzido por Schreiber et al. (2021), a atenção foi direcionada para a estampabilidade de 
chapas de alumínio puro AA1100-H14. 
O trabalho de Schreiber et al. (2021) destaca a relevância desse processo ao variar 
parâmetros fundamentais, como o raio da ferramenta, o incremento vertical e a velocidade de 
avanço da ferramenta. Notavelmente, a constante atenção aos parâmetros, como a espessura da 
chapa e a rotação da ferramenta, proporciona uma análise abrangente da estampagem 
incremental em condições específicas. 
Ao focar na estampabilidade dessas chapas de alumínio, este estudo contribui para umacompreensão mais profunda das capacidades e limitações desse processo particular. Essa 
abordagem sistemática não apenas enriquece o conhecimento sobre a conformação mecânica, 
mas também tem implicações práticas relevantes para a indústria, especialmente considerando 
a crescente demanda por flexibilidade e eficiência na produção de peças estampadas em 
pequena escala e na prototipagem rápida (ENGLER et al., 2016; HARALDSSON; 
JOHANSSON, 2018; VILLADA et al., 2023). 
 
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95 
2 METODOLOGIA APLICADA 
Este estudo se baseou numa pesquisa quali-quantitativa por meio uma revisão 
bibliográfica da literatura e a busca de conhecimento teórico e prático de como criar um produto 
viável. 
2.1 Estudo de Redução de Espessura da Chapa de Alumínio na Fabricação de Tampas 
Para atingir os objetivos propostos neste estudo de redução de espessura da chapa de 
alumínio, uma metodologia abrangente foi implementada, focando na avaliação da eficiência 
das máquinas, vida útil das ferramentas de corte e análise da diminuição de perdas de material. 
O processo foi meticulosamente delineado para garantir resultados precisos e confiáveis. 
2.1.1 Definição dos Parâmetros de Redução: 
- Estabeleceu-se uma redução específica da espessura da chapa, passando de 0,210 mm para 
0,207 mm, representando uma diminuição de 0,003 mm. Essa variação foi cuidadosamente 
escolhida para equilibrar a redução de custos sem comprometer a qualidade do produto final. 
2.1.2 Seleção da Matéria-Prima e Fornecedores: 
- A matéria-prima utilizada foi o alumínio, extraído de fontes confiáveis como a Mineração 
Rio do Norte e a Alcoa. As empresas Novelis e Hulamim, reconhecidas na produção de bobinas, 
foram os fornecedores escolhidos para processar o alumínio. 
2.1.3 Testes Laboratoriais e Designação do Projeto "Down Gauger": 
- A Crown Embalagem Metálica da Amazônia conduziu testes laboratoriais em parceria com 
o fornecedor Novelis. O projeto recebeu a designação "Down Gauger", refletindo a intenção de 
avaliar a redução da espessura da chapa de alumínio e seus impactos operacionais. 
2.1.4 Fase de Testes na Fábrica de Tampas da Crown: 
- A bobina com a espessura reduzida foi incorporada na fase de teste na fábrica de tampas 
da Crown. Este estágio prático é crucial para verificar a viabilidade e eficácia da redução 
proposta em uma escala de produção real. 
2.1.5 Avaliação de Eficiência Operacional e Vida Útil das Ferramentas: 
- Implementou-se uma avaliação detalhada da eficiência operacional, monitorando o 
desempenho das máquinas ao longo do processo. Simultaneamente, foi realizada uma análise 
da vida útil das ferramentas de corte para garantir a sustentabilidade a longo prazo. 
 
 
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96 
2.1.6 Análise de Redução de Perdas de Material: 
- Utilizaram-se métricas específicas para analisar a redução de perdas de material durante o 
processo, considerando aspectos econômicos e ambientais. Essa análise contribui diretamente 
para a compreensão da sustentabilidade do processo proposto. 
A metodologia empregada neste estudo visa assegurar uma abordagem abrangente e 
rigorosa, proporcionando dados que respaldem as conclusões sobre a viabilidade da redução da 
espessura da chapa de alumínio na fabricação de tampas, promovendo assim a eficiência, a 
sustentabilidade e a competitividade no mercado de embalagens metálicas. 
2.2 Descrição do Processo Empregado 
Os métodos empregados foram conduzidos pela fornecedora das bobinas, a NOVELIS, 
em conjunto com a empresa CROWN, onde os testes com as bobinas de chapa de alumínio 
reduzida já foram iniciados. Até o momento presente, não foram observadas alterações na 
qualidade do produto. Os testes para verificar as propriedades do material foram conduzidos 
utilizando equipamentos disponíveis na empresa. 
Dentre as análises realizadas, destacam-se a inspeção quanto a possíveis micros 
vazamentos no equipamento denominado "OVEC". Além disso, foram examinadas as 
condições de possível exposição do metal na chapa de alumínio. A quantidade do verniz, 
responsável pela proteção do metal para evitar o contato com o produto final, foi 
cuidadosamente avaliada. 
Adicionalmente, os testes incluíram a análise da força de tração na abertura da tampa, 
identificando potenciais falhas no processo de abertura. Testes de pressão também foram 
conduzidos para determinar a resistência do material, utilizando o equipamento "TRACK", que 
permite a realização de testes de força "GAUGE" e força "BUCKLE". 
Essa abordagem sistemática e abrangente nos testes realizados reflete o compromisso 
com a qualidade e a segurança do produto. A análise minuciosa de diferentes aspectos, desde 
possíveis falhas de abertura até a resistência à pressão, oferece uma avaliação completa da 
viabilidade e segurança da utilização da chapa de alumínio com redução de espessura no 
processo de fabricação de tampas. Esses resultados respaldam a busca pela otimização do 
processo sem comprometer os padrões de qualidade exigidos pelos clientes da CROWN. 
2.2.1 TRACK - Equipamento de Teste 
Esse equipamento serve para fazer os devidos teste de resistência do material abertura 
 
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97 
da tampa produto já acabado com a chapa de menor espessura. 
2.2.2 GAUGE - Equipamento de Teste 
A Figuras 1 -AB a seguir demonstram o teste chamado de Força “GAUGE”, neste teste 
ocorreu a abertura completa da tampa, onde o produto sofreu um esforço na parte superior, onde 
houve uma retirada de material superficial chamada “SCORE” residual, uma linha onde ocorre 
a abertura da tampa aplicando uma força sobre o local através do “TAB’ que serve como uma 
alavanca para melhor auxiliar na hora de fazer a abertura da tampa pra o consumo do cliente. 
Logo, esse teste proporcionou uma validação da resistência do material e foi realizado com a 
chapa com menor espessura, o range mínimo e de 6,5 psi. 
Figura 1: AB – A) Teste de resistência do anel; B) Teste resistência do anel. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
As observações realizadas durante os testes são bastante promissoras, destacando a 
robustez e qualidade do material avaliado. Em todas as fases do processo de análise, não foi 
identificada nenhuma perda de qualidade do material, indicando que a redução da espessura da 
chapa de alumínio não comprometeu as propriedades essenciais do produto. 
Outro ponto relevante é a ausência de falhas na abertura das tampas, sugerindo que a 
modificação na espessura da chapa não afetou negativamente a funcionalidade do produto final. 
Além disso, a constatação de que não houve rompimento do TAB (Termo de Abertura de Boca) 
reforça a integridade estrutural das tampas, mesmo após a redução da espessura da chapa. 
A avaliação do SCORE residual, conduzida em quatro partes distintas em forma de "X" 
(P1, P2, P3, P4), revelou medidas específicas. Tanto P1 quanto P2 apresentaram uma variação 
de 0,0035" a 0,0040", enquanto P3 e P4 variaram entre 0,0033" a 0,0037". Esses valores 
A B 
 
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
98 
fornecem uma métrica precisa do desempenho residual do material nas diferentes áreas de 
análise. 
Esses resultados positivos indicam que a redução da espessura da chapa de alumínio não 
apenas atendeu às expectativas quanto à qualidade do material, mas também manteve a 
integridade estrutural e funcional das tampas. O SCORE residual fornece uma avaliação 
quantitativa adicional, reforçando a eficácia da abordagem de redução de espessura 
implementada no processode fabricação. Esses dados são fundamentais para respaldar a 
viabilidade e segurança da utilização dessa nova configuração de material nas tampas fabricadas 
pela CROWN. 
2.2.3 BUCKLE - Equipamento de Teste 
Esse equipamento executa dois tipos de teste mostrado nas fotos acima, o teste força 
“BUCKLE” e “VENT TEST” Ambos têm especificação mínima para aguentar no mínimo 98 
psi, caso a tampa estoure antes, não está conforme. É aplicada por dois manômetros, um tem 
que estar em 40 e outro em 120, as tampas devem resistir no mínimo em 98 psi; um teste verifica 
a qualidade do metal em relação a microfissuras e resistência da conformação tab/painel. E o 
outro verifica se haverá estufamento vazamentos após envase, a simulação seria como se fosse 
o líquido sendo envasado na lata, o ranger mínimo e de 98 psi para que ocorra a ruptura do 
alumínio. Como a chapa foi reduzida, foi notado como a importância desse teste e crucial para 
validar o produto. Foi visto que a redução da chapa do alumínio e valida e viável, pois não 
houve perda da qualidade e nem da resistência do material na produção do produto produzido 
com a chapa reduzida. A Figura 2 apresenta o teste de resistência do metal em relação a 
microfissuras e a Figura 3 apresenta o teste de estufamento após o envase. 
Figura 2: Teste de resistência do metal em relação a microfissuras. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
 
 
 
 
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
99 
Figura 3: Teste para verificar se haverá estufamento vazamento após envase. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
A reciclagem de alumínio proveniente da refusão de latas de bebidas descartadas tem 
experimentado um notável crescimento, impulsionado pelo aumento no uso desse tipo de 
embalagem e pela redução significativa nos insumos de energia em comparação com a 
produção de alumínio primário. Este último, muitas vezes envolto em um processo de refino 
eletrolítico que demanda considerável consumo energético (ENGLER et al., 2016; 
HARALDSSON; JOHANSSON, 2018; VILLADA et al., 2023). 
Conforme indicado por Verran (2005), que conduziu um estudo experimental sobre a 
reciclagem de alumínio utilizado na fabricação de embalagens de bebidas, utilizando um forno 
elétrico por indução para a fusão das latas, destacando sua posição intermediária entre os fornos 
a combustão ar/óleo frequentemente empregados pelas indústrias. 
Nesse contexto, a otimização do processo de produção de tampas de alumínio surge 
como uma estratégia promissora. A proposta de utilizar chapas de menor espessura, 
precisamente 0,207 mm, representa uma abordagem inovadora que visa reduzir custos sem 
comprometer a eficiência dos equipamentos. Essa redução, embora aparentemente modesta em 
0,003 mm, tem implicações substanciais. Não apenas resultará em economias financeiras 
significativas, mas também contribuirá para a diminuição do desperdício de matéria-prima 
durante o processo. 
Além disso, a utilização de chapas mais finas pode promover uma extensão considerável 
na vida útil das ferramentas de corte a longo prazo, sem a necessidade de alterar etapas do 
processo ou adaptar os equipamentos. Essa abordagem não apenas busca eficiência econômica, 
mas também promove uma prática mais sustentável, alinhada com os princípios de redução de 
desperdício e eficiência energética (ENGLER et al., 2016). 
 
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100 
Em resumo, a adoção de chapas de menor espessura não só representa uma oportunidade 
para ganhos financeiros e eficiência operacional, mas também reflete um compromisso com a 
sustentabilidade ambiental, respeitando a crescente demanda por práticas industriais mais 
responsáveis e eficientes. 
3.1 Relatório de Acompanhamento - Sumário de Atividades: 
3.1.1 Avaliação da Performance da Bobina: 
Monitoramento contínuo da bobina 9176041 L2, caracterizada por uma espessura de 
0,205 mm, durante sua operação na Formatec. Esse acompanhamento visou analisar a eficácia 
da utilização de uma chapa de menor espessura no processo de produção de tampas de alumínio. 
3.1.2 Coleta de Tampas Shell em Pontas e Centro da Chapa: 
Realização de coleta de tampas shell provenientes das ferramentas localizadas nas 
pontas (#1# e #23#) e no centro da chapa (#10). Essa coleta destinou-se a examinar as 
características das tampas produzidas em diferentes regiões da bobina, proporcionando insights 
sobre a uniformidade do processo. 
3.1.3 Medição de Buckle Fresh e Aged: 
Execução de medições de Buckle Fresh (imediatamente após a produção) e Aged (após 
um período específico) em diferentes pontos da bobina, incluindo o início, meio e final. Essas 
medições visaram avaliar a estabilidade e resistência do material ao longo do ciclo de vida da 
bobina. 
3.1.4 Identificação de Tampas com Buckle Fresh Baixo: 
Verificação e identificação das tampas que apresentam buckle fresh abaixo dos padrões 
estabelecidos. Relacionamento da espessura dessas tampas com base na espessura nominal da 
bobina, proporcionando uma compreensão mais aprofundada dos fatores que influenciam o 
Buckle. 
3.1.5 Compilação de Dados para Avaliação de Buckle: 
Coleta e compilação sistemática de todos os dados obtidos durante as atividades 
anteriores. Essa análise abrangente permitiu avaliar os valores de buckle medidos em diferentes 
pontos da bobina, identificando tendências e áreas de melhoria no processo. Essas atividades 
foram cruciais para entender a interação entre a espessura reduzida da chapa e o desempenho 
das tampas produzidas, contribuindo para a otimização contínua do processo de fabricação. 
 
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101 
3.2 Resultados do Estudo de Caso: Redução da Espessura da Chapa de Alumínio no 
Processo de Conformação de Tampas 
3.2.1 Desempenho Satisfatório nos Testes de Buckle Fresh e Aged: 
Durante os testes de buckle fresh e aged, todos os valores mantiveram-se dentro das 
especificações da Crown, evidenciando a capacidade do material de suportar a redução de 
espessura proveniente do downgauge. Esses resultados indicaram a robustez do novo processo 
em relação aos padrões de qualidade estabelecidos. 
3.2.2 Amostragem Estratégica para Melhor Análise: 
A decisão de coletar amostras específicas das pontas e do centro da chapa, totalizando 
10 tampas de cada ferramenta, foi uma abordagem estratégica discutida durante a última visita 
do Andre Americhi. Essa coleta proporcionou uma visão mais abrangente e detalhada do teste, 
enriquecendo a análise das características das tampas produzidas. 
3.2.3 Condições Favoráveis nos Gráficos Iniciais e Intermediários: 
Os gráficos apresentados no início e meio da bobina demonstraram valores de buckle 
em condições favoráveis, sem quedas bruscas no patamar. Apesar da impossibilidade de realizar 
medições no final da bobina devido a problemas de vácuo, as condições observadas até esse 
ponto são promissoras. 
3.2.4 Coleta Planejada das Amostras do Final da Bobina: 
A coleta planejada das amostras do final da bobina pelo Sr. Allan Costa permitirá a 
execução das medições restantes, possibilitando uma análise completa do desempenho ao longo 
de todo o ciclo de produção. 
3.2.5 Capacidade de Absorver a Redução de Espessura: 
No geral, os valores de Buckle demonstraram ser capazes de absorver a redução de 
espessura proveniente do downgauge. Importante destacar que esses valores são diretamente 
influenciados por diversos fatores, incluindo LE, espessura, dimensional da tampa e alterações 
na geometria do countersink. 
3.3 Resultados da Análise de Buckle Fresh e Aged - Início e Meio da Bobina: 
As Figuras 4, 5, 6 e 7 oferecem uma visualização abrangente dos resultados de Buckle 
Fresh e Ageddurante os estágios iniciais e intermediários da bobina. Esses conjuntos de Figuras 
e a Tabela proporcionam uma análise abrangente e quantitativa do desempenho das tampas 
 
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
102 
shell em relação ao Buckle Fresh e Aged, oferecendo uma visão completa sobre a viabilidade 
da redução da espessura da chapa no processo de conformação de tampas de alumínio. 
Na Figura 4, são apresentados os resultados específicos de Buckle Fresh e Aged no 
início da bobina. Observa-se a relação entre o Buckle Fresh e Buckle Aged, proporcionando 
uma análise comparativa. 
Figura 4: Resultados- Buckle Fresh e Aged - Início da Bobina. 
 
 Buckle Fresh Buckle Aged 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
A Figura 5 foca nos resultados de Buckle Fresh e Aged no meio da bobina. Essa 
representação visual permite uma avaliação mais detalhada das propriedades do material nessa 
fase crítica do processo. 
Figura 5: Resultados- Buckle Fresh e Aged - Meio da Bobina. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
A Figura 6 combina os resultados de Buckle Fresh e Aged tanto no início quanto no 
meio da bobina, proporcionando uma visão conjunta desses estágios cruciais da produção. 
 
 
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103 
 Figura 6: Resultados- Buckle Fresh e Aged – Início e Meio da Bobina. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
A Tabela 1 complementa as Figuras supracitadas, fornecendo resultados numéricos 
detalhados sobre o Buckle Fresh das tampas shell em relação à espessura. Os valores de 
espessura foram meticulosamente extraídos com base no peso das tampas que apresentaram 
buckle mais baixo, sendo destacados em amarelo na tabela. 
Tabela 1: Resultados obtidos em dados numéricos - BUCKLE FRESH TAMPAS SHELL X ESPESSURA. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Em relação à Figura 7 específica, que aborda os resultados de Buckle Fresh em relação 
à espessura das tampas shell, é observado que a maioria dos valores de espessura apresenta uma 
média de 0,0079”. Apesar de alguns valores estarem no limite inferior de especificação, a 
grande maioria permanece dentro dos padrões estabelecidos pela CROWN. 
 
 
 
 
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104 
Figura 7: Resultados: Buckle Fresh Tampas Shell X Espessura. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Com base nos resultados apresentados ficou evidente que a redução da espessura da 
chapa de alumínio no processo de conformação de tampas é não apenas possível, mas também 
viável. Além de atender aos padrões de qualidade, essa mudança impacta positivamente a 
reciclagem, reduz o desperdício de material e representa uma melhoria sustentável para o meio 
ambiente. A otimização do processo de fabricação de tampas, através da redução de espessura 
da chapa, promove benefícios significativos, especialmente no que diz respeito aos custos de 
aquisição para a empresa (ENGLER et al., 2016). 
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Este estudo representa uma proposta sólida para enfrentar os desafios competitivos no 
processo de fabricação de latas e tampas de alumínio. O setor, caracterizado por uma 
concorrência intensa, exige abordagens inovadoras para garantir a sustentabilidade financeira 
das empresas. A redução do custo de aquisição da bobina de alumínio e das ferramentas de 
corte emerge como uma oportunidade estratégica para otimizar a eficiência produtiva e alcançar 
ganhos de custo e benefícios. 
A busca por oportunidades de margem de lucro em um mercado altamente competitivo 
demanda a identificação e implementação de práticas que não comprometam a qualidade do 
produto final. A proposta de redução da espessura da chapa de alumínio surge como uma 
medida que não apenas visa a diminuição de custos, mas também busca aprimorar o processo 
fabril como um todo. 
Os impactos desta redução, detalhados neste estudo de caso, demonstram que é possível 
atingir uma eficiência notável sem comprometer a integridade e qualidade das tampas 
produzidas. Os resultados obtidos nos testes de Buckle Fresh e Aged, bem como na análise dos 
 
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105 
custos de aquisição, destacam a viabilidade econômica e operacional dessa abordagem. 
É crucial ressaltar que a otimização de custos não significa uma redução indiscriminada, 
mas sim uma análise cuidadosa e equilibrada que considera a qualidade, a eficiência produtiva 
e, claro, a rentabilidade. Esta proposta, ao reduzir a espessura da chapa de alumínio, não apenas 
contribui para uma economia significativa, mas também posiciona a empresa de maneira 
competitiva no mercado, respondendo aos desafios do setor. 
Dessa forma, a implementação dessa estratégia não apenas proporcionará uma vantagem 
financeira, mas também consolidará a posição da empresa como líder inovadora no processo de 
fabricação de latas e tampas de alumínio, garantindo sua competitividade e sustentabilidade a 
longo prazo. 
 
REFERÊNCIAS 
ENGLER, O. et al. Journal of Materials Processing Technology Flexible Rolling of Aluminium 
Alloy Sheet — Process Optimization and Control of Materials Properties. Journal of Materials 
Processing Tech. 229: 139–48, 2016. Disponível em: 
https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2015.09.010. Acessado em: Ago. 2023. 
HARALDSSON, J.; JOHANSSON, M. T. Review of Measures for Improved Energy e Ffi 
Ciency in Production-Related Processes in the Aluminium Industry – From Electrolysis to 
Recycling. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 93: 525–48, 2018. Disponível em: 
https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.05.043. Acessado em: Ago. 2023. 
RAABE, D. et al. Making Sustainable Aluminum by Recycling Scrap : The Science of ‘Dirty’ 
Alloys. Progress in Materials Science, 128 (February), 2022. Disponível em: 
https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2022.100947. Acessado em: Set. 2023. 
SCHREIBER, R. G. et al. Influência dos Parâmetros de Estampagem Incremental na 
Estampabilidade de Chapas de Alumínio Puro. Revista Matéria, v.27, n.1, 2021. Disponível 
em: https://www.scielo.br/j/rmat/a/hCrnTQ4YR4f6SYswVWjfjvP/#ModalTutors. Acessado 
em: Set. 2023. 
VERRAN, G.; KURZAWA, U.; PESCADOR, W. A. Recycling of aluminum cans aiming at a 
better efficiency and metallurgical quality in the obtained aluminum. Rev Matéria. 10. 72-79, 
2005. Disponível em: 
https://www.researchgate.net/publication/288268638_Recycling_of_aluminum_cans_aiming_
at_a_better_efficiency_and_metallurgical_quality_in_the_obtained_aluminum. Acessado em: 
Out. 2023. 
VILLADA, C. et al. Recycling of Aluminium Scrap into Phase Change Materials for High-
Temperature Storage Applications : Thermophysical Properties and Microstructural 
Characterisation. Journal of Energy Storage, 72 (PE): 108822., 2023. Disponível em: 
https://doi.org/10.1016/j.est.2023.108822. Acessado em: Out. 2023. 
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106 
CAPÍTULO 7 
IMPLANTAÇÃO DE DISPOSITIVO DE IÇAMENTO PARA BOMBONAS, 
TAMBORES E SACARIAS – ERGONOMIA DE PROCESSO 
Márcio Ferreira da Silva 
Siomara Dias da Rocha 
RESUMO 
A pesquisa aborda desafios no depósito de inflamáveis, focando na formatação de materiais, atividade laboral 
intensiva com riscos ergonômicos e de acidentes. A relevância reside na compreensão e mitigação dos impactos 
negativos na saúde. A exposição constante a riscos é uma ameaça à saúde física e mental, gerando ônus financeiro 
para as organizações. A análise considera riscos físicos e fatores psicossociais, reconhecendo a necessidade de 
estratégias preventivas. A pesquisa destaca aspectosnegativos e propõe medidas para melhorar as condições de 
trabalho, promovendo ambientes mais seguros e saudáveis. Apresenta uma visão abrangente da problemática, 
abordando desafios imediatos e impactos amplos na saúde e eficiência operacional. Essa pesquisa contribui para 
compreensão dos desafios e fornece insights valiosos para políticas organizacionais visando o bem-estar e 
eficiência global. 
PALAVRAS-CHAVE: Depósito de inflamáveis; Riscos ergonômicos; Eficiência 
Operacional; Mitigação do Risco; Melhoria da Atividade. 
1 INTRODUÇÃO 
A presente pesquisa visa analisar as condições eventuais e esporádicas no setor de 
depósito de inflamáveis, concentrando-se especificamente na atividade de formatação de 
materiais, uma tarefa laboral intensiva que não apenas demanda esforço físico considerável, 
mas também expõe os trabalhadores a sérios riscos ergonômicos e de acidentes (AMARANTE 
et al., 2020; NUÑEZ, 2023). 
A importância deste estudo reside na necessidade de compreender e mitigar os 
potenciais impactos negativos dessa atividade no bem-estar dos trabalhadores, identificando 
fatores de risco que possam resultar em doenças relacionadas ao trabalho, como Lesões por 
Esforço Repetitivo/Distúrbios Osteomusculares Relacionados ao Trabalho (LER/DORT) além 
de avaliar a gravidade e a probabilidade associadas a esses riscos (CHIAVEGATO, 2004), 
Ao mergulhar no cotidiano desses trabalhadores foi realizada uma análise abrangente 
para avaliar os níveis de risco inerentes à atividade de formatação de materiais inflamáveis. 
Buscou-se identificar não apenas os riscos físicos evidentes, mas também considerar fatores 
psicossociais e ambientais que podem contribuir para a manifestação de condições adversas à 
saúde dos trabalhadores (RATHORE; PUNDIR; IQBAL, 2020). 
DOI 10.47402/ed.ep.c240211997867
http://lattes.cnpq.br/3901607985292232
http://lattes.cnpq.br/6068610219942099
 
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
107 
A relevância desta pesquisa é ampliada pelo entendimento de que a exposição constante 
a fatores de risco pode não apenas comprometer a saúde física e mental dos trabalhadores, mas 
também resultar em custos significativos para as organizações, decorrentes de licenças médicas, 
redução da produtividade e possíveis complicações legais (OAKMAN; MACDONALD; 
MCCREDIE, 2023). 
Nesse contexto pretendeu-se apresentar de forma clara e objetiva os resultados obtidos, 
destacando tanto os aspectos negativos quanto aqueles que podem contribuir para a melhoria 
das condições de trabalho na atividade de formatação de materiais inflamáveis (BRASIL NETO 
et al., 2021). A partir desses resultados, será possível sugerir estratégias e medidas preventivas 
que visem não apenas à mitigação dos riscos identificados, mas também à promoção de 
ambientes de trabalho mais seguros e saudáveis. 
2 DESENVOLVIMENTO DA PESQUISA DE ESTUDO COM BASE RESULTADOS IN 
LOCO 
A metodologia adotada para a análise ergonômica dos postos de trabalho se baseia na 
utilização de ferramentas técnicas que permitem uma avaliação precisa, visando a adequação 
dos postos e a priorização eficaz das ações necessárias. As ferramentas empregadas necessitam 
de quatro grandezas fundamentais para garantir uma análise abrangente e fiel à realidade. 
Abaixo está apresentada a descrição detalhada dessas grandezas: 
2.1 Determinação do Ciclo: 
- Procedimento: Inicialmente, é realizado um estudo de cronoanálise para avaliar a 
repetitividade dos movimentos ao longo do dia no processo de formatação. Esse estudo é 
conduzido por cronoanalistas especializados. No entanto, devido à complexidade e custos 
associados à cronoanálise completa, optou-se por focar na determinação do início e fim da 
tarefa (ciclo). 
 - Atividade Acíclica: No caso da atividade de formatação em questão, a natureza da 
operação não apresenta um ciclo definido, tornando-a uma atividade acíclica. O cronômetro é 
acionado para registrar o tempo utilizado na execução da tarefa. 
2.2 Determinação dos Movimentos Não Naturais: 
- Procedimento: Todos os movimentos envolvidos no processo são fracionados dentro de 
um ciclo. A partir desse fracionamento, foi identificado quais movimentos são predominantes, 
relevantes e quais são insignificantes ou desprezíveis. 
 
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108 
- Conhecimento de Biomecânica: O Ergonomista emprega conhecimentos de biomecânica 
para realizar um fracionamento preciso dos movimentos. Isso implica na descrição detalhada 
dos movimentos predominantes em operações industriais, garantindo um entendimento 
aprofundado dos aspectos biomecânicos envolvidos. 
Essa abordagem permite uma análise minuciosa dos postos de trabalho, destacando 
elementos críticos como repetitividade, movimentos não naturais e biomecânica associada. Ao 
compreender essas grandezas, o Ergonomista pode fornecer recomendações específicas para 
otimizar os postos de trabalho, reduzindo riscos ergonômicos e promovendo um ambiente 
laboral mais seguro e saudável. A Figura 1 apresenta uma nuvem de palavras sobre aspectos 
biomecânicos. 
Figura 1: Nuvem de palavras sobre aspectos biomecânicos. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Figura 2: Esquema da descrição do processo e as ações técnicas por membros superiores e inferiores sobre 
aspectos biomecânicos. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
 
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109 
Como é possível observar, existe um número interessante de movimentos relatados e 
outros mais não relatados, e curiosamente foi encontrado parte deles, ou grande parte deles nos 
postos industriais que é o caso deste trabalho, o que não implica na lesividade do posto. Alguns 
chamados checklists, instituíram este preconceito entre muitos profissionais, que começaram a 
considerar lesivo qualquer posto que contenha um destes movimentos, ocorre que se trata de 
uma análise simplista, pois foi constatado em todas as atividades laborativas, diversos 
movimentos não naturais, e mesmo assim, todas proporcionam queixas ou lesões (KURMAR, 
2001). 
Nessas atividades foi observado uma série de movimentos não naturais, espaçados por 
ciclos longos que distanciam os movimentos proporcionando uma série de pausas importantes, 
este tipo de atividade é responsável por sequências de fatores de riscos. 
Entretanto, a lesividade de um posto é subproduto de diversos fatores associados ou não, 
que num determinado momento ultrapassa a capacidade humana de executar força ou 
repetitividade. O limite humano é fixo, ou é melhorado vagarosamente com melhores condições 
se for o caso, enquanto os limites operacionais são ultrapassados frequentemente pela 
implementação de técnicas posturais. 
2.3 Proporção do movimento dentro do ciclo: 
Emerge como um fator essencial para avaliar o potencial lesivo de um posto de trabalho. 
A análise fracionada de cada movimento, identificando o tempo que cada ação ocupa dentro de 
um ciclo específico, é crucial para compreender como diferentes partes do corpo são afetadas. 
Por exemplo, considerando a realização de um movimento de pressão e pega em "J" com os 
dedos, enquanto os ombros permanecem em uma posição constante ao longo do ciclo, pode 
resultar em fadiga mais rápida nos ombros e trapézios do que nos punhos. 
A teoria da motivação desempenha um papel vital na compreensão do comportamento 
humano no ambiente de trabalho. Chiavegato Filho e Pereira Jr (2010) destacaram que a 
motivação é impulsionada pelas necessidades humanas, representando forças ativas. Ele 
enfatiza que as pessoas variam em termos de motivação, já que as necessidades humanas que 
influenciam o comportamento humano resultam em padrões distintos e variados de indivíduo 
para indivíduo. 
De acordo comChiavegato Filho e Pereira Jr (2010), a motivação está intrinsecamente 
relacionada ao sistema de cognição de cada pessoa. Esse sistema engloba valores pessoais e é 
suscetível à influência do ambiente físico e social circundante. Portanto, a motivação não é 
 
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110 
apenas um impulso uniforme, mas sim um fenômeno complexo influenciado por fatores 
multifacetados que moldam as respostas e ações individuais. 
Ao incorporar essas perspectivas, pode-se compreender que a motivação no ambiente 
de trabalho é um fenômeno dinâmico, moldado por uma interação complexa entre as 
necessidades humanas, valores pessoais e influências ambientais. Essa compreensão 
aprofundada da motivação é essencial para criar ambientes de trabalho que não apenas 
reconheçam, mas também nutram a diversidade de padrões de comportamento motivacional 
entre os colaboradores. 
Com base nisso, os esquemas das Figuras 3 e 4 apresentam detalhes do processo de 
forma integral no levantamento ergonômico com uso das ferramentas sistemática para averiguar 
o resultado ou apontamento do risco no processo de formatação de materiais. 
Figura 3: Esquema da descrição do processo de aplicação das Ferramentas Ergonômicas Sistemáticas – Método 
RULA D. E. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
O levantamento ergonômico, realizado com o emprego de ferramentas sistemáticas, 
desempenha um papel crucial na análise detalhada do processo de formatação de materiais. Ao 
adotar uma abordagem metódica e estruturada, essa investigação visa identificar e avaliar os 
potenciais riscos ergonômicos associados à atividade. 
 
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111 
A utilização de ferramentas específicas permite uma análise minuciosa, incluindo a 
determinação do ciclo da tarefa, a identificação de movimentos não naturais, a avaliação da 
proporção do movimento dentro do ciclo e a análise de outros fatores que possam contribuir 
para a manifestação de condições adversas à saúde dos trabalhadores. Esse processo sistemático 
não apenas fornece um apontamento claro dos riscos presentes, mas também estabelece uma 
base sólida para a proposição de medidas preventivas e corretivas, visando à promoção de 
condições de trabalho mais seguras e saudáveis. 
Figura 4: Esquema da descrição da Análise Ergonômica de Postos – Método Sue Rodgers. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Os fatores psicossociais desempenham um papel crucial na avaliação do ambiente de 
trabalho, e sua análise, muitas vezes, é obtida por meio de entrevistas com os colaboradores. 
Durante essas entrevistas, foram coletados dados relevantes que contribuíram para a 
classificação de risco em relação às demandas psicossociais. A abordagem centrada no 
colaborador permitiu uma compreensão mais holística dos elementos subjetivos do ambiente 
de trabalho, indo além dos fatores puramente físicos. 
Ao analisar as respostas e observações dos colaboradores, foram identificados aspectos 
como carga de trabalho, autonomia, relações interpessoais, e reconhecimento profissional como 
elementos-chave. A categorização desses fatores em uma classificação de risco proporcionou 
 
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uma visão mais estruturada e quantificável dos desafios psicossociais enfrentados pelos 
trabalhadores. 
Figura 5: Resultados obtidos nos diagnósticos dos Fatores Psicossociais. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
A avaliação das demandas psicossociais é crucial não apenas para compreender o 
impacto no bem-estar dos colaboradores, mas também para informar estratégias de intervenção 
que visam melhorar o ambiente de trabalho, promover relações saudáveis e prevenir possíveis 
consequências negativas, como estresse, esgotamento e redução da satisfação no trabalho. A 
Figura 5 apresenta o gráfico dos resultados obtidos nos diagnósticos para embasamento de 
possíveis melhorias sobre demandas. 
A análise ergonômica dos fatores associados ao processo de formatação em paletes 
destaca considerações cruciais relacionadas à carga física e postura dos trabalhadores. A seguir, 
são apresentados os pontos destacados: 
2.4 Aplicação de Força para Movimentação de Carga 
A necessidade de aplicar força em todos os segmentos do corpo para movimentar cargas 
superiores a 20 kg aponta para um desafio significativo em termos de exigência física. Essa 
demanda pode resultar em fadiga muscular e aumentar o risco de lesões musculoesqueléticas. 
2.5 Postura 
2.5.1 Ombros Elevados 
A elevação constante dos ombros pode causar desconforto e fadiga nos músculos do 
pescoço e ombros, podendo levar a problemas de saúde a longo prazo. 
 
 
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113 
2.5.2 Braços Abduzidos acima da Linha do Ombro 
Essa posição dos braços pode aumentar a pressão sobre os ombros e as articulações, 
aumentando o risco de lesões e desconforto. 
2.5.3 Mãos e Punhos 
Desvio de Flexão, Ulnar e Radial, Pega do Objeto em "J" (Dedos): A posição específica 
das mãos e punhos durante a manipulação de objetos indica uma postura que pode contribuir 
para o desenvolvimento de Lesões por Esforço Repetitivo (LER) ou outros problemas 
relacionados. 
2.5.4 Tronco 
Flexão acima de >35° para Frente: A flexão excessiva do tronco durante a formatação 
dos paletes pode sobrecarregar a região lombar da coluna vertebral, aumentando o risco de 
lesões nas costas. 
2.5.5 Pernas 
Pernas Flexionadas, Suportando Peso para Deslocamento de Carga Manual para Palete: 
Essa postura pode resultar em fadiga nas pernas e, ao longo do tempo, pode contribuir para o 
desenvolvimento de problemas musculoesqueléticos nas extremidades inferiores. 
Esses aspectos destacam a importância de uma análise ergonômica abrangente, visando 
não apenas identificar os riscos associados ao processo de formatação em paletes, mas também 
implementar estratégias de mitigação, como o redesenho de tarefas, o uso de equipamentos 
auxiliares e a promoção de práticas de trabalho mais seguras. 
2.6 Recomendações ou sugestões para melhoria do processo com base no levantamento de 
risco ergonômico. 
- Verificar possibilidade do fornecedor enviar os materiais inflamáveis somente com o 
mesmo (item/tipo/código) em quantidade certa para o processo produtivo. Assim, evitar esforço 
físico para o colaborador. 
- Verificar possibilidade de implantar talha pneumática (ar-comprimido) para içamento de 
tambores, bombonas, latas e sacarias para formatar em paletes, eliminando esforço físico para 
todos os seguimentos do corpo. 
 
 
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114 
2.7 Como forma paliativa sugere-se a aquisição de duas mãos de obras para revezamento 
de posto, devido ao alto esforço de trabalho. 
A Figura 6 apresenta o croqui do esquema de fluxo com base nas recomendações de 
melhoria. 
 
Figura 6: Croqui do Esquema de Fluxo com base nas recomendações de melhoria -Depósito de Inflamáveis – 
Químico. 
 
 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
A proposta de instalação de um dispositivo de içamento em trilho fixo, com a utilização 
de talha pneumática no corredor de paletes segregados, é uma medida significativa para 
melhorar a ergonomia e mitigar os riscos associados ao processo de formatação. No entanto, é 
 
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possível sugerir algumas melhorias adicionais para otimizar ainda mais a eficácia e a segurança 
desse sistema: 
2.7.1 Avaliação Ergonômica Personalizada: 
 - Antes da implementação,conduza uma avaliação ergonômica específica do local de 
trabalho para garantir que o dispositivo atenda às necessidades precisas dos trabalhadores. 
Considere variáveis como altura, alcance e características individuais para garantir uma solução 
personalizada. 
2.7.2 Treinamento e Conscientização: 
 - Implemente programas de treinamento para os trabalhadores que utilizarão o dispositivo. 
Certifique-se de que eles compreendam completamente o funcionamento seguro da talha 
pneumática, bem como os benefícios ergonômicos proporcionados. A conscientização sobre 
práticas seguras e o correto manuseio da tecnologia são essenciais. 
2.7.3 Manutenção Preventiva: 
 - Estabeleça um plano de manutenção preventiva regular para garantir que o dispositivo 
de içamento e a talha pneumática estejam sempre em boas condições de funcionamento. Isso 
ajuda a evitar falhas inesperadas e a prolongar a vida útil do equipamento. 
2.7.4 Integração com Outras Medidas Ergonômicas: 
 - Considere a integração dessa solução com outras medidas ergonômicas, como ajuste de 
bancadas de trabalho, uso de plataformas elevatórias ou implementação de ferramentas 
ergonômicas. Uma abordagem abrangente pode maximizar os benefícios para a saúde e 
segurança dos trabalhadores. 
2.7.5 Monitoramento e Avaliação Contínua: 
 - Estabeleça um sistema de monitoramento contínuo para avaliar a eficácia da nova 
instalação. Se necessário, faça ajustes com base no feedback dos trabalhadores e nas mudanças 
nas condições de trabalho. 
Ao adotar-se essas melhorias sugeridas pode-se garantir que a solução proposta não 
apenas aborde os riscos ergonômicos identificados, mas também promova uma integração 
eficaz no ambiente de trabalho, contribuindo para um processo de formatação mais seguro e 
ergonomicamente otimizado. 
 
 
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3 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Ao finalizar esta análise ergonômica do processo de formatação de materiais no depósito 
químico, é imperativo resumir de maneira concisa as conclusões e recomendações essenciais 
para o aprimoramento do ambiente laboral. As reflexões finais, fundamentadas nas análises 
realizadas, fornecem uma síntese crucial das descobertas e insights obtidos ao longo deste 
estudo ergonômico. Diante dessas constatações, as conclusões apresentadas são fundamentais 
para orientar ações futuras e melhorias no ambiente de trabalho. 
É evidente que a aplicação de revezamento de tarefas durante o turno de trabalho surge 
como uma estratégia eficaz para distribuir equitativamente as demandas físicas, reduzindo a 
fadiga e minimizando os riscos de lesões musculoesqueléticas. A verificação regular das 
condições dos carrinhos é uma medida preventiva essencial para evitar esforços excessivos 
durante o transporte de materiais, contribuindo para a preservação da saúde dos trabalhadores. 
A incorporação de práticas como alongamentos e orientações posturais demonstra ser 
vital na prevenção de problemas ergonômicos, promovendo a conscientização sobre a 
importância da postura adequada e a necessidade de cuidados físicos regulares. Além disso, a 
implementação de pausas programadas surge como uma medida preventiva adicional, 
proporcionando intervalos necessários para a recuperação e redução da fadiga. 
A proposta de implantar um sistema de transporte com talha pneumática representa uma 
inovação significativa, oferecendo uma solução ergonômica para o içamento de cargas. Esse 
método não apenas reduz a carga física sobre os trabalhadores, mas também otimiza a eficiência 
do processo de formatação, contribuindo para a segurança e a saúde ocupacional. 
Em resumo, as recomendações apresentadas têm como objetivo não apenas abordar os 
desafios ergonômicos identificados, mas também criar um ambiente de trabalho que promova 
a saúde e o bem-estar dos colaboradores. Essas sugestões, quando implementadas de forma 
integrada, têm o potencial de melhorar significativamente as condições laborais no depósito 
químico, estabelecendo as bases para um ambiente mais seguro, saudável e produtivo. 
 
REFERÊNCIAS 
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https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2021.106392. Acessado em: Ago. 2023. 
AMARANTE, J. B. G. et al. Proposta de Intervenção Ergonômica Em Posto de Trabalho 
 
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
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Utilizando Protocolo REBA e Checklist de Rodgers: Um Estudo de Caso Em Uma Indústria de 
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da Engenharia de Produção para a Gestão de Operações Energéticas Sustentáveis”, Foz do 
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and prevalence of musculoskeletal disorder. 2020. Disponível em: https://doi.org/80. 
103043. 10.1016/j.ergon.2020.103043. Acessado em: Ago. 2023. 
 
https://doi.org/10.1590/S1414-32832004000100009
https://doi.org/10.1590/S1414-32832004000100009
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CAPÍTULO 8 
UM MÉTODO VOLTAMÉTRICO PARA DETERMINAÇÃO DE 1-NAFTOL 
USANDO ELETRODO DE PASTA DE CARBONO MODIFICADO COM 
FTALOCIANINA DE FERRO 
Fernanda Silva Soares 
Flaviana Justino Rolim Severo 
Amanda Cecília da Silva 
Mário César Ugulino de Araújo 
Katia Messias Bichinho 
RESUMO 
O 1-Naftol trata-se de um composto derivado da hidrólise do pesticida carbaril (1-naftil metilcarbamato) que é um 
pesticida muito utilizado no controle de pragas e insetos em plantações e que possui um alto potencial toxicológico 
ao meio ambiente, consequentemente, a saúde humana. A legislação brasileira não determina o valor máximo 
permitido para o 1-naftol, entretanto, o Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA) determina que o valor 
máximo para o carbaril seja de 0,02 µg L-1 para água potável (classe 1 e 2), de 70 µg L-1 para de irrigação (classe 
3) e de 0,32 µg L-1 para águas salinas e salobras. Os métodos analíticos de referência para pesticidas e/ou seus
derivados são geralmente cromatográficos. Entretanto, as técnicas eletroanalíticas são alternativas de grande
potencial, por apresentarem maior simplicidade, rapidez nas análises, sensibilidade analítica e, principalmente,
baixo custo de aquisição, manutenção e operação de toda instrumentação. Sendo assim, neste trabalho, foi
desenvolvido um método voltamétrico de onda quadrada para determinação do 1-naftolque utiliza como sensor
um eletrodo de pasta de carbono modificado com ftalocianina de ferro. Este sensor não é sensível carbaril, porém,
a determinação de 1-naftol permite indiretamente encontrar o teor do tóxico carbaril no meio ambiente em análise.
Incialmente, foi utilizado a voltametria cíclica com o objetivo de realizar alguns estudos qualitativos do método
desenvolvido, tais como: natureza do transporte de massa, a reversibilidade e a cinética do processo de oxi-redução.
Depois foi realizado um estudo de otimização e os parâmetros otimizados para o método voltamétrico de onda
quadrada desenvolvido foram: frequência de 60 s-1, amplitude de pulso de 50 mV, incremento de potencial de 6
mV, faixa linear de 0,5 µmol L–1 a 3,2 µmol L-1 de 1-naftol, limite de detecção de 0,011 µmol L-1 e de quantificação 
de 0,034 µmol L-1. Com base nesses parâmetros, pode-se afirmar que o método desenvolvido é uma boa alternativa 
para determinação de 1-naftol e indiretamente o carbaril no meio ambiente.
PALAVRAS-CHAVE: Método voltamétrico; Eletrodo de pasta de carbono modificado; 
Ftalocianina de ferro; 1-Naftol, Carbaril. 
1 INTRODUÇÃO 
Pesticidas são substâncias químicas destinadas para controlar e prevenir pragas e insetos 
em plantações. Na agricultura, os pesticidas agem aumentando a produtividade, diminuindo os 
custos com energia e redução no trabalho (IUPAC, 2014). Entretanto, esses compostos vêm 
causando preocupação em diversas áreas por causar danos à saúde humana e ao meio ambiente 
devido ao seu potencial toxicológico (WHO, 2020). Dentre os vários pesticidas muito usados 
na agricultura brasileira, vale citar o carbaril. 
O carbaril é um inseticida que tem aplicação foliar permitida pela legislação brasileira 
nas culturas de abacaxi, banana, algodão, feijão, tomate, entre outros, mas ele é usado como 
DOI 10.47402/ed.ep.c240212008867
http://lattes.cnpq.br/6008502490620439
http://lattes.cnpq.br/0573395617909435
http://lattes.cnpq.br/9642562555290396
http://lattes.cnpq.br/7281739070942782
http://lattes.cnpq.br/5693184169699400
 
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regulador no crescimento de plantas (ANVISA, 2023). A exposição oral aguda e/ou crônica em 
humanos pode causar: (i) inibição reversível da enzima acetilcolinesterase, que hidrolisa o 
neurotransmissor acetilcolina responsável pela transmissão de impulsos nervosos (OKAZAKI 
et al., 2000; MORAES, 2009); (ii) pode hiperestimular o sistema nervoso central causando 
dores de cabeça, náuseas, tontura, confusão mental, parada respiratória e morte (SUPHAROEK, 
2019). Por isso, o Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA, 2005) permite que o 
limite máximo residual desse pesticida em águas doces (classes 1 e 2) seja de 0,02 µg L-1, de 
70 µg L-1 para de irrigação (classe 3) e de 0,32 µg L-1 para águas salinas e salobras. 
Após a aplicação na agricultura, o carbaril pode atingir o solo e as águas e ser degradado 
ou metabolizado por micro-organismos, gerando 1-naftol e metilamina, que são seus principais 
produtos de degradação (YAMUNA et al., 2022; MILLER, 1993). Porém, o 1-naftol é a forma 
mais estável no meio ambiente e, portanto, o principal produto de degradação do carbaril por 
via não-biológica em água (PULGARÍN; BERMEJO; DURÁN, 2018). Embora, a legislação 
não determine o valor máximo de 1-naftol permitido em águas, é possível determinar a 
concentração de carbaril através da análise indireta do seu principal derivado, o 1-naftol, o qual 
é frequentemente usado como substituto do carbaril em estudos de monitoramento de águas 
(MOSER et al., 2013). 
Os métodos cromatográficos são as mais utilizadas para determinação do 1-naftol em 
águas (COELHO, 2019; COSTA, 2017; MORAES 2009), e, consequentemente, também pode 
ser usada para a determinação indireta do carbaril. Porém, apesar da facilidade de separação e 
identificação de espécies presentes na amostra pelos métodos cromatográficos, eles são 
dispendiosos para fins de controle da qualidade da água potável, tanto para prestadores de 
serviços públicos quanto privados. Por outro lado, os métodos eletroanalíticos, especialmente 
aqueles que usam as técnicas voltamétricas, têm a vantagem de apresentarem alta sensibilidade, 
menor tempo de análise e baixo custo de aquisição, operação e manutenção (LÚCIO, 2015; 
MORAES, 2009) e, portanto, são uma boa alternativa aos métodos cromatográficos. 
Como forma de melhorar determinadas propriedades analíticas dos métodos 
voltamétricos, como sensibilidade, seletividade, estabilidade química, entre outras, hoje em dia 
tem sido muito utilizado como sensores, os eletrodos quimicamente modificados (EQMs). Estes 
sensores são confeccionados usando modificadores para catalisar a oxirredução de espécies 
químicas eletroativas, ou seja, diminuir os potenciais de pico e facilitar a transferência de 
elétrons para moléculas de interesse (CHILLAWAR; TAI; MOTGHRARE, 2015; PEREIRA; 
SANTOS; KUBOTA, 2002). 
 
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Dentre os modificadores, as metaloftalocianinas (Metalphthalocianine - MPCs) vem 
sendo muito usadas em eletrodos à base de pasta de carbono, devido à alta densidade eletrônica 
do anel macrociclo das MPCs (ARAGÃO et al., 2017; CARNEIRO et al., 2011; ALISSON; 
SIBATA, 2010; CHAVES et al., 2003). Este anel pode doar pares de elétrons e coordenar-se 
com um centro metálico, onde o metal de transição atua como o centro ativo. A atividade 
catalítica depende principalmente das propriedades redox do eletrodo modificado. As MPCs 
podem catalisar várias reações químicas e, por isso, tem sido amplamente utilizado em diversas 
aplicações, principalmente na fabricação de sensores químicos e biológicos (RIBEIRO et al., 
2016). 
Diante do exposto acima, neste estudo foi desenvolvido um método voltamétrico 
simples, seletivo, sensível, rápido e de baixo custo para determinação de 1-naftol, utilizando 
um eletrodo de pasta de carbono modificado com ftalocianina de ferro e a técnica de voltametria 
de onda quadrada (VOQ). Este método foi desenvolvido visando a determinação de 1-naftol, 
mas podem também ser utilizado na determinação indireta de carbaril em águas e outras 
amostras. 
2 EXPERIMENTAL 
2.1 Materiais e reagentes 
As medidas voltamétricas foram realizadas utilizando o potenciostato/galvanostato Eco 
Chemie Autolab (Modelo PGSTAT 302N) controlado pelo software NOVA (versão 2.1.3), 
equipado com uma célula eletroquímica (20 mL) composta por três eletrodos: um eletrodo de 
referência (Ag/AgCl em KCl 3,0 mol L−1), um eletrodo auxiliar (fio de platina) e, como 
eletrodos de trabalho, o eletrodo de pasta de carbono não modificado (carbon past electrode – 
CPE) e o eletrodo de pasta de carbono modificado com ftalocianina de ferro (carbon paste 
electrode (CPE) modified with iron phthalocyanine (FePC) - CPE-FePC). 
Para preparar o CPE e o CPE-FePC foram utilizados pó de grafite (pureza ≥ 99%, 
Sigma-Aldrich, EUA), FePC (pureza ≥ 97%, Sigma-Aldrich, EUA) e óleo mineral (Sigma-
Aldrich, EUA. Uma solução estoque de 10 mmol L-1 de 1-naftol (pureza ≥ 97%, Sigma-Aldrich, 
EUA) foi preparada em acetonitrila e armazenada sob refrigeração. 
Para estudos de pH, um tampão 0,1 mol L−1 Britton-Robinson (BR) foi preparado de 
acordo com os procedimentos descritos por (ENSAFI et al., 2004) misturando soluções ácidas 
de 0,1 mol L−1 de acético (Vetec, Brasil), de fosfórico (Hexis Científica, Brasil) e de bórico 
 
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121 
(Hexis Científica, Brasil). O pH foi variado na faixa de 1,8 até 10,0 adicionando alíquotas 
apropriadas de 1,0 mol L−1 NaOH (Hexis Científica, Brasil). 
Todas as soluções foram preparadas com água deionizada (Milli-Q, condutividade de 
0,055 μS cm-1) etodos os experimentos foram conduzidos em temperatura ambiente (25ºC). 
2.2 Preparação do eletrodo 
O CPE e o CPE-FePC foram preparados conforme descrito por (NASCIMENTO et al., 
2018). O CPE foi preparado homogeneizando 60% m/m de pó de carbono e 40% m/m de óleo 
mineral. O CPE-FePC foi preparado homogeneizando 59 % m/m de pó de carbono, 1% m/m 
de FePC e 40% m/m de óleo mineral. Para melhorar a homogeneização, antes de adicionar óleo 
mineral, pó de carbono + FePC foram inicialmente dispersos em acetona, sob agitação, até a 
completa evaporação desse solvente. Após a preparação do CPE e o CPE-FePC, estes foram 
colocados em um tubo de vidro de 3 mm de diâmetro interno, contendo em uma das 
extremidades um fio de cobre para contato elétrico com o potenciostato/galvanostato. Todo o 
processo de preparação dos sensores CPE e CPE-FePC levou menos de 30 minutos. 
As superfícies do CPE e do CPE-FePC foram polidas em papel de filtro quantitativo e 
lavados com água deionizada. Para o tratamento eletroquímico da superfície, estes sensores 
foram imersos no eletrólito suporte (tampão 0,1 mol L−1 BR, pH = 4,5) e submetidos a dez 
sucessivas varreduras por VOQ, usando os seguintes parâmetros voltamétricos: tempo de 
repouso (tr) = 5s, amplitude de pulso (a) = 50 mV, incremento de potencial (∆Es) = 5,0 mV, 
frequência (f) = 20 s−1, e a janela de potencial (∆EW) = 0,0 a +0,8 V. 
2.3 Procedimentos eletroquímicos 
Para escolher o melhor eletrodo de trabalho a ser utilizado, o comportamento 
eletroquímico de 1-naftol em CPE e CPE-FePC foi estudado usando a VOQ (tr = 5s, a = 50 
mV, ∆Es = 6,0 mV, f = 60 s−1 e ∆EW = 0,0 a +0,8 V) aplicada a uma solução de 0,1 mmol L−1 
de 1-naftol em tampão BR, pH 4,5. 
A influência do pH na resposta eletroquímica do 1-naftol no CPE-FePC foi estudada 
usando VOQ (tr = 5s, a = 50 mV, ∆Es = 6,0 mV, f = 60 s−1 e ∆EW = 0,0 a +0,8 V) e uma solução 
de 0,1 mmol de 1-naftol em tampão BR com o pH variando de 1,8 até 10,0. 
O estudo de velocidade de varredura foi realizado para avaliar o grau de reversibilidade 
e a natureza do transporte de massa do 1-naftol na superfície CPE-FePC. Neste estudo, foram 
realizadas varreduras sucessivas usando voltametria cíclica (VC) com a velocidade de varredura 
 
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variando de 10 a 100 mV s-1, o incremento de potencial de 1 mV e uma janela de potencial entre 
0,0 e +1,4 V. Essas varreduras foram realizadas mergulhando o CPE-FePC em uma a célula 
eletroquímica contendo 10 mmol de 1-naftol em tampão BR, pH 4,5. 
Para obter maior sensibilidade e melhor seletividade do CPE-FePC, foi realizado um 
estudo variando os seguintes parâmetros experimentais da VOQ: frequência (f) de 10 a 70 s-1, 
amplitude de pulso (a) de 10 a 70 mV e incremento potencial (ΔEs) de 1 a 10 mV. O tempo de 
repouso foi mantido em 5s e janela de potencial (∆EW) = 0,0 a +0,8 V. 
2.4 Curva analítica 
A curva analítica foi construída utilizando a VOQ nas seguintes condições experimentais 
otimizadas: um período de agitação de 10 s em circuito aberto, tempo de repouso de 5 s, 
amplitude de pulso de 50 mV, incremento de potencial de 6 mV, frequência de 60 s-1 e janela 
de potencial de 0,0 a +0,8 V. Alíquotas de 100μL de uma solução estoque (10 mmol L-1 de 1-
naftol em acetonitrila) foram adicionadas a uma célula eletroquímica contendo 20 mL de 
tampão 0,1 mol L−1 BR, pH 4,5, de modo que a concentração de 1-naftol variasse entre 0,5 
µmol L-1 a 3,2 µmol L-1. 
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
3.1 Comportamento eletroquímico do 1-naftol no cpe e cpe-fepc 
O comportamento eletroquímico do 1-naftol foi estudado no CPE e no CPE–FePC. Ao 
observar a Figura 1, percebe-se que embora o 1-naftol também seja eletroativo em CPE, um 
ganho expressivo de corrente de pico e um deslocamento para potenciais menos positivos é 
obtido usando CPE-FePC. Esse comportamento pode estar relacionado ao aumento da corrente 
capacitiva causada pelo modificador (FePC) no CPE, o qual catalisa os processos de 
eletrooxidação de compostos orgânicos, atuando como um mediador redox. Pode se afirmar, 
então, que os processos de oxidação que ocorrem tanto no anel da ftalocianina, quanto no centro 
metálico (Fe3+/Fe2+) facilita a determinação do 1-naftol (SISWANA; OZOEMENA; 
NYOKONG, 2006). Por esse motivo, o CPE-FePC foi escolhido como o eletrodo de trabalho 
para quantificação de 1-naftol. 
 
 
 
 
 
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123 
Figura 1: Voltamogramas de onda quadrada para 1- naftol (0,5 µmol L-1) em tampão BR (pH 4,5), no CPE e 
CPE–FePC com janela de potencial de 0 a 0,8 V; f = 60 s-1, ∆Es = 6 mV, a = 50 mV. 
 
Fonte: Autoria própria (gerados em Paint da Microsoft Windows 10, versão 22H2) (2023). 
 
3.2 Estudo de ph 
Nesse estudo, observou-se (Figura 2) que há uma mudança no potencial de pico (EP) 
para potenciais menos positivos à medida que o pH aumenta, indicando que a oxidação do 1-
naftol é fortemente influenciada pelo pH do meio. O maior valor de corrente de pico para a 
oxidação do 1-naftol foi obtido em pH 4,5, que foi então escolhido para estudos posteriores 
para alcançar uma maior sensibilidade analítica. 
Figura 2: Voltamogramas de onda quadrada (f = 60 s-1, ∆Es = 6 mV, a = 50 mV) com janela de potencial de 0 
a 1,0 V para 1- naftol (0,5 µmol L-1) no CPE–FePC em tampão BR variando o pH de 1,8 até 10. 
 
 
Fonte: Autoria própria (gerados em Paint da Microsoft Windows 10, versão 22H2) (2023). 
 
3.3 Estudo de velocidade de varredura 
O grau de reversibilidade e a natureza do transporte de massa do 1-naftol (49,7 µmol L-
1) na superfície do CPE–FePC foram estudados por CV. Como pode ser observado na Figura 
3a, o processo de oxidação é irreversível, devido à ausência de sinais voltamétricos na faixa de 
potencial catódico. Na Figura 2b, percebe-se que a intensidade de corrente de pico diminui à 
medida que são realizadas as varreduras cíclicas sucessivas. Isto indica a ocorrência de 
processos de adsorção das espécies químicas na superfície do eletrodo, as quais ocupam sítios 
de reação, resultando, portanto, em perda de sinal analítico. 
 
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Figura 3: Estudo de velocidade de varredura. Voltamogramas cíclicos (velocidade de varredura 0,02 V s-1 e 
incremento de potencial 1 mV) com janela de potencial de 0 a 1,4 V para 1-naftol (49,7 µmol L-1) no EPC-FePC 
em tampão BR (pH 4,5): A (▬) perfil voltamétrico; B (▬) varreduras sucessivas. 
 
Fonte: Autoria própria (gerados em Paint da Microsoft Windows 10, versão 22H2) (2023). 
 
3.4 Otimização dos parametros da voq 
Frequência (f), amplitude de pulso (a) e incremento potencial (∆Es) de VOQ foram 
estudados univariadamente a fim de obter maior sensibilidade e melhor seletividade para o 
método proposto. Os voltamogramas de onda quadrada obtidos (Figura 4) mostram que para os 
parâmetros da VOQ que produzem maior corrente de pico (maior sensibilidade analítica) e 
menor largura de pico (maior seletividade) para a determinação de 1-naftol no CPE–FePC por 
VOQ foram: f = 60 s-1, a = 50 mV e ∆Es= 6 mV. 
Figura 4: Otimização dos parâmetros voltamétricos da VOQ utilizando 0,5 µmol L–1 de 1-naftol em tampão BR 
(pH 4,5) no CPE–FePC: (a) Amplitude de pulso, (b) Incremento potencial e (c) Frequência. 
 
 
Fonte: Autoria própria (gerados em Paint da Microsoft Windows 10, versão 22H2) (2023). 
 
 
 
 
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3.5 Curva de calibração 
A curva analítica, obtida usando condições experimentais otimizadas (pH = 4,5, f = 60 
s-1, a = 50 mV e ∆Es= 6 mV) e concentrações de 1-naftol variando de 0,5 µmol L–1 a 3,2 µmol 
L-1,é apresentada na Figura 5. 
Figura 5: Curva analítica e voltamogramas de onda quadrada de 1-naftol variando de 0,5 µmol L–1 a 3,2 µmol L-
1 nas condições experimentais otimizadas (tampão BR – pH 4,5, f= 60 s-1, ΔEs= 6mV e a= 50 mV). 
 
Fonte: Autoria própria (gerados em Paint da Microsoft Windows 10, versão 22H2) (2023). 
 
Uma relação linear satisfatória entre corrente de pico (Ip) e concentração (C1-naftol) foi 
alcançada, resultando na seguinte equação: Ip = 0,2131 C1-naftol – 9 x 10-8 (r2 = 0,997). Os limites 
de detecção (LD = 3 Sb/ꞵ) e quantificação (LQ = 10 Sb/ꞵ), obtidos a partir da curva analítica 
usando a recomendação IUPAC (onde Sb é o desvio padrão do branco analítico e ꞵ é a 
inclinação da curva analítica ), foram 0,011 µmol L-1 e 0,034 µmol L-1, respectivamente. 
4 CONCLUSÕES 
Neste trabalho foi desenvolvido com sucesso um método voltamétrico rápido, simples 
e de baixo custo para determinação do 1-naftol em água em baixos níveis de concentração. O 
método desenvolvido utiliza a voltametria de onda quadrada e um eletrodo de pasta de carbono 
modificado com ftalocianina de ferro (CPE–FePC). O estudo realizado constatou que o uso da 
FePC para modificação do CPE produziu um sensor que contribuiu significativamente para o 
ganho em sensibilidade analítica na determinação do 1-naftol. Tal melhoria na sensibilidade 
está associado aos processos de oxidação que ocorrem tanto no anel da ftalocianina, quanto no 
centro metálico (Fe3+/Fe2+). Por fim, a curva analítica para determinação de 1-naftol apresentou 
uma resposta linear (Ip = 0,2131 C1-naftol – 9 x 10-8 (r2 = 0,997)) na faixa de concentração de 0,5 
µmol L–1 a 3,2 µmol L-1 com um LD = 0,011 µmol L–1 e LQ = 0,034 µmol L-1. Esses LD e LQ 
estão dentro do limite máximo residual do pesticida carbaril em águas de irrigação (70 µg L-1) 
estabelecido pelo Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA, 2005). Isso indica que o 
 
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método proposto para a determinação de 1-naftol tem um alto potencial para ser aplicado na 
determinação indireta de carbaril em águas de irrigação. 
 
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129 
CAPÍTULO 9 
STARTISTIC: 
UM JOGO COOPERATIVO PARA O ENSINO DE ESTATÍSTICA2 
Éric Carvalho Rocha 
Rafael Leal da Silva 
Alex Samyr Mesquita Barbosa Correio 
RESUMO 
Este trabalho apresenta um jogo educativo como meio para dinamizar o ensino de conceitos fundamentais de 
estatística. O jogo Startistic foi idealizado para simular o trabalho de um coletor e analista de dados propiciando 
aos jogadores uma forma de praticar os conceitos básico de estatística de maneira mais simples e menos abstrata 
do que seria se a prática fosse feita de forma tradicional. Nesse trabalho é apresentado um guia de implementação, 
sob a perspectiva da inovação pedagógica utilizando uma metodologia cooperativa com uma proposta pedagógica 
organizada seguindo os elementos básicos: dos agrupamentos, a interdependência positiva, a responsabilidade 
individual, a igualdade de oportunidades, a interação promotora, o processamento da informação, a utilização das 
habilidades cooperativas e a avaliação grupal. 
PALAVRAS-CHAVE: Jogo; Cooperativo; Estatística. 
1 INTRODUÇÃO 
A estatística é uma presença constante no cotidiano das pessoas, manifestando-se em 
diversas situações. No dia a dia, indivíduos são expostos a uma avalanche de números 
aleatórios, abrangendo desde informações sobre a propagação de pandemias até resultados de 
pesquisas eleitorais. Apesar da grande importância do tema para muitas áreas profissionais e 
acadêmicas, Estudantes do Ensino Médio e do início do Ensino Superior apresentam bastante 
dificuldade de assimilar os conteúdos relacionados a processos estocásticos. Notoriamente, os 
professores têm enfrentado dificuldades para engajar os alunos no estudo deste tema, uma vez 
que a maneira abstrata como os cursos tradicionais ensinam tem gerado um distanciamento 
entre o que é ensinado e o que é exigido no mercado de trabalho que pode contribuir para a falta 
de identificação com o curso e aumentando os indicadores de evasão. 
Nesse contexto, jogos educativos podem dinamizar o ensino à medida que estimulam a 
interação, a descoberta e o aprendizado auxiliando os estudantes a vivenciarem o conceito 
estudado através de uma abordagem contextualizada. Isso gera engajamento à medida que torna 
2 Bolsa de pesquisa da Fundação de Apoio à Pesquisa do Estado da Paraíba (Fapesq-PB) vinculada ao Programa 
Conexão Mundo Mondragón. 
DOI 10.47402/ed.ep.c240212019867
http://lattes.cnpq.br/2026371098730257
http://lattes.cnpq.br/1686577676632855
https://lattes.cnpq.br/2892561116559402
 
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
130 
os conceitos abstratos trabalhados em sala de aula mais familiares, em virtude de estarem 
inseridos em um contexto que simula uma aplicação prática. Os alunos desenvolvem a 
autonomia enquanto se divertem compartilhando experiências com os colegas. Para isso, os 
jogos educativos devem usar uma metodologia que facilite o aprendizado, sendo de fácil 
compreensão, dinâmico e estimule a pesquisa de forma natural. 
2 APORTE TEÓRICOS 
Diversos estudos têm proposto a aplicação didática de jogos no ensino em várias áreas. 
No ensino de física, exemplificam-se as contribuições de Sá e Paulucci (2021), que propuseram 
um jogo de RPG (roleplaying game), e o trabalho de Benedetti, Silva e Favaretto, que 
desenvolveram um jogo de tabuleiro. No campo da matemática, destaca-se o jogo elaborado 
por Aguiar et al. (2022) e o desenvolvido por Ellensohn e Barin (2022). Na área de química, 
merece menção o jogo concebido por Ribas, Hussein e Marques (2019). Quanto ao ensino de 
cartografia, Di Maio e Pereira (2022) apresentaram um jogo do tipo Quiz, fundamentado nas 
atividades da Olimpíada Brasileira de Cartografia. 
Há também alguns jogos que abordam temas avançados envolvendo assuntos do ensino 
superior como o jogo desenvolvido por Sherin, Cheu e Tan (2016) a respeito da teoria da 
relatividade, o jogo desenvolvido por Machado et al. (2021) sobre biofísica voltado para 
estudantes de medicina e o jogo desenvolvido por Souza et al. (2019) tem como temática a 
física de partículas elementares. 
Todos os trabalhos acima mencionados relatam um aumento de interesse dos estudantes, 
um aprimoramento da postura crítica e maior interatividade. Apesar do que acima foi dito, 
conforme aponta Studart (2021), a oferta de jogos científicos educativos ainda é pequena. Isso 
se deve basicamente ao fato de a produção de jogos educativos exigir uma equipe 
multidisciplinar composta por psicólogos, pedagogos, design de jogos, entre outros. 
Recentemente muitos pesquisadores em metodologias de ensino têm utilizado 
ferramentas, do que se conhece como educação cooperativa, para um processo de ensino 
aprendizagem mais conectado com as competências e habilidades para o século XXI (GARCÍA, 
et al., 2018; URIARTE; PÉREZ; CAMBEIRO, 2018). O uso de jogo e a metodologia 
cooperativa na Educação Superior para promover um ensino criativo foi estudado recentemente 
por Carrión (2019), nesse sentido a proposta implementada por Carrión propiciou aos futuros 
docentes uma formação para a Educação Básica que utilize as ferramentas tecnológicas atuais. 
 
 
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131 
2.1 Encaminhamento Metodológico 
Neste trabalho, propõe-se aos educadores e estudantes uma abordagem complementar 
para promover as competências cognitivas e práticas dos discentes por meio da aprendizagem 
baseada em jogos, direcionada à estatística. Através do jogo eletrônico e de uma linguagem 
acessível aos alunos, são introduzidas as noções básicas relacionadas à teoria das 
probabilidades. O objetivo é proporcionar um ambiente que permita um estudo ativo, onde o 
estudante possa ser o protagonista de seu aprendizado, desenvolvendo habilidades de 
investigação e interpretação. 
Diferentemente das aulas tradicionais, que tendem a ser predominantemente oralizadas 
e conteudistas, estimulando uma postura passiva e resultando em uma aprendizagem mecânica 
nos alunos, a proposta de inovação pedagógica baseada em jogos busca uma metodologia 
cooperativa para aumentar a interação entre docentes e discentes e potencializar uma 
aprendizagem significativa. Nesse contexto, apresenta-se uma proposta de inovação pedagógica 
baseada em jogos, acompanhada por uma metodologia cooperativa, visando aprimorar a 
interação entre docentes e discentes. 
O jogo recebeu o nome 'Startistic' (junção do termo Start com Statistic) e foi construído 
usando o programa Rpg Maker MV. O jogo está disponível para ser jogado pelo navegador 
disponibilizado por pelo desenvolvedor Rocha (2022). Está licenciado sob a licença Creative 
Commons com atribuição de uso livre não comercial/compartilhamento 4.0 sob as mesmas 
condições. O público-alvo envolve estudantes do ensino médio, cursos técnicos e estudantes de 
nível superior em início de graduação. A figura 1 exibe a tela inicial do jogo. 
Figura 1: Tela inicial do jogo. 
 
Fonte: Autoria própria (2022). 
 
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132 
O desenvolvimento foi realizado com uma atenção especial para que o jogo tivesse uma 
interface amigável. Possui um estilo bidimensional com uma câmera que acompanha o jogador 
no centro da tela. Os gráficos são no estilo Pixel Art contendo a predominância de cores vivas 
e alegres. Além disso, o jogo conta com uma trilha sonora divertida e estimulante que visa 
suavizar a experiência. 
Figura 2: Trecho da história do jogo. 
 
Fonte: Autoria própria (2022). 
 
Startistic foi desenvolvido para que o estudante simule um trabalho (embora de forma 
bastante simplificada) envolvendo análise de dados. Para gerar maior engajamento, o jogo 
apresenta uma história que contextualiza a tarefa a ser realizada. A figura 2 exibe um trecho da 
história que inicia o jogo. Segundo Custódio e Fagunes (2022), o uso de narrativas permiti ao 
estudante "se colocar no lugar do personagem e faz com que a situação apresentada se torne 
real para o imaginário". 
A história envolve um pai que prometeu comprar o presente que a filha tanto desejava, 
porém, antes de poder cumprir a promessa o pai fica desempregado e precisa arrumar um novo 
emprego. Ele consegue uma entrevista para uma vaga de cientista de dados em uma empresa 
no ramo de vestuário. Mas, para conseguir a vaga, ele precisará passar por um teste. Que 
consiste em coletar, analisar e estimar um conjunto de dados que poderão ajudar a empresa a 
vender aquilo que os clientes mais procuram. O jogador assume a posição do pai e basicamente 
precisará, ao final do teste, estimar as características das roupas com maior probabilidade de 
serem vendidas. Ele terá direito a dar três palpites sobre quais as características das roupas com 
 
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133 
maiores chances de serem vendidas. Caso ele acerte pelo menos dois dos três palpites, 
conseguirá ser aprovado no teste. Caso não atinja essa meta, não será contratado. 
Figura 3: Etapa da coleta de dados. 
 
Fonte: Autoria própria (2022). 
 
Para coletar os dados, o jogador deverá andar pela cidade do jogo perguntando para os 
personagens não jogáveis (NPC, da sigla em inglês, non playable character) a respeito das 
preferências de vestuário. A jogabilidade tem a característica de "mundo aberto", ou seja, não 
é exigido uma ordem específica na forma de se realizar a coleta de dados. A figura 3 exibe a 
etapa de coleta de dados. Será coletada informações sobre cor, tamanho de manequim e preço 
máximo pago por peça para cada NPC. 
Uma vez que o jogador achar que coletou dados suficientes, ele deverá analisar estes 
dados e estimar os eventos mais prováveis. Essa etapa precisará ser feita fora do jogo. A maneira 
como encontrar os valores mais prováveis não é sugerida pelo próprio jogo, embora haja 
algumas dicas. O aluno deverá testar diferentes abordagens como, por exemplo, calcular o valor 
médio, mediana, moda, variância, correlação entre os dados, entre outras coisas. Assim, espera-
se que o aluno aprenda de forma empírica através de tentativa e erro à medida que testa 
diferentes possibilidades. 
Após a coleta e a análise de dados, o jogador deverá escolher 3 peças de vestuário com 
as características com maior probabilidade de venda. Após isso, será sorteado aleatoriamente 
alguns NPCs que visitarão a loja e comprarão ou não as peças escolhidas. Caso o jogador 
 
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consiga vender duas ou mais peças ele ganha o jogo, ou seja, consegue o emprego. A figura 4 
exibe a etapa final do jogo. 
Figura 4: Etapa final do jogo: o teste. 
 
Fonte: Autoria própria (2022). 
 
3 INOVAÇÕES PEDAGÓGICAS 
Quando se trata de inovações pedagógicas, Carbonell (2002, p. 19) as define como “[...] 
um conjunto de intervenções, decisões e processos, com certo grau de intencionalidade e 
sistematização, que tratam de modificar atitudes, ideias, culturas, conteúdos, modelos e práticas 
pedagógicas.” Figueiredo (2017 apud SALES, 2020, p. 117) afirma “que a inovação em 
educação e formação depende de três componentes chaves: pessoas, instituições e pedagogias”. 
Sales (2020) complementa que a inovação deva ser utilizada sob a perspectiva de três 
princípios: da colaboração, da integração e do compartilhamento. 
As inovações podem ocorrer de duas maneiras: incremental e disruptiva. A forma 
incremental ocorre quando provoca apenas atualizações de produtos, processos ou serviços 
preservando as características principais. Já a forma disruptiva é constatada quando há uma 
substituição radical de uma solução antiga por uma nova, ocorrendo uma ruptura de um padrão 
(SENRA; BRAGA, 2019). As metodologias inovativas são classificadas em quatro grupos: 
ativas, ágeis, imersivas e analíticas. As ativas estão relacionadas a processos e atividades, as 
ágeis estão vinculadas à cronologia, as imersivas relacionadas com as mídias e tecnologias e as 
analíticas às avaliações. 
As Tecnologias Digitais da Informação e Comunicação (TDIC), após serem 
internalizadas na sociedade contemporânea por meio dos celulares, videogames, câmeras, 
 
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
135 
projetores e demais recursos tecnológicos, modificaram a forma de pensar dos alunos e estes 
passaram a pressionar o sistema de ensino para uma atualização. “Nesse contexto, faz-se 
necessário ressignificar o próprio conceito de educação e seus modos de fazer diante da 
emergência da cultura digital, caracterizada pela relação ubíqua com as TDIC e o 
conhecimento” (VALENTE; ALMEIDA; GERALDINI, 2017, p. 458). No entanto, as 
instituições de ensino precisam incorporar no seu cotidiano a utilização de ferramentas 
tecnológicas (ambientes virtuais, jogos, vídeos, podcasts, simuladores etc.) que possam auxiliar 
construtivamente no processo de aprendizagem, superando as fronteiras espaço-temporaise 
rompendo com as metodologias conservadoras. 
Os Objetos Virtuais de Aprendizagem (OA) surgem como recursos alternativos 
auxiliares para que os docentes possam planejar sua atividade pedagógica sob uma perspectiva 
inovadora. Para Arantes, Miranda e Studart (2010) OA são objetos digitais disponíveis na web 
com objetivos educacionais para criar ou apoiar situações de aprendizagem para uma audiência 
identificada. Nash (2005) complementa que os OA são como blocos de informação que estão 
à disposição do professor para que este os conecte da maneira que achar mais eficiente para o 
processo de aprendizagem. 
 Dentre as principais características dos OA, segundo Wieman et al. (2008), estão: 
1) conexão com o mundo real e incentivo à experimentação e observação de fenômenos; 
2) oferecer alto grau de interatividade para o aluno; 
3) possibilitar múltiplas alternativas para soluções de problemas; 
4) ter combinação adequada e balanceada de textos, vídeos e imagens; 
5) apresentar retroalimentação e dicas que ajudem o aluno no processo de aprendizagem; 
6) apresentar facilidades de uso, possibilitando acesso intuitivo por parte de professores e 
alunos não familiarizados com o manuseio do computador; 
7) apresentar fácil funcionamento e execução na web para que, de fato, pudessem ser 
incorporados ao cotidiano do professor nos tempos atuais. 
4 METODOLOGIA 
Por meio do OA, o estudante irá praticar diversas habilidades que são exigidas no 
trabalho de um cientista, analista de dados, ou mesmo um estatístico. Como, por exemplo, 
coletar, limpar e tratar os dados antes de fazer a análise estatística destes. Além disso, o 
 
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136 
estudante precisará aprender a lidar com variáveis categóricas, irá perceber na prática que é 
preciso estimar a probabilidade de eventos correlacionados, entre outras coisas. Porém, apesar 
de o jogo dar dicas, o aluno precisará de uma formação prévia mínima dos assuntos relacionados 
à teoria das probabilidades. 
O jogo é construído com uma rotina de números aleatórios que faz com que cada novo 
início de jogo tenha um conjunto de dados diferente. Assim, o estudante poderá testar diferentes 
abordagens e aprender de forma empírica qual é na prática a melhor maneira de estimar as 
probabilidades envolvidas. 
Embora o jogo tenha um objetivo específico, nada impede que o professor possa adaptar 
a jogatina para exigir dos alunos outras características que não são cobradas diretamente pelo 
jogo. Como, por exemplo, pedir a média, moda, mediana, variância, correlação, desvio padrão 
das variáveis envolvidas, entre outras. 
5 PROPOSTA PEDAGÓGICA 
Essa proposta de aplicação do jogo enquanto recurso didático pode ser aplicado em um 
contexto de aprendizagem cooperativa. Para essa implementação é necessário seguir algumas 
pautas e recursos que facilitam as condições de um ensino-aprendizagem eficaz. Seguindo as 
orientações para uma aprendizagem cooperativa elaboradas pelo Colégio Ártica (2016), a 
proposta pedagógica fica estabelecida e organizada seguindo os elementos básicos. 
Será delineado o modo como os docentes e discentes podem empregar o jogo, seguindo 
os elementos fundamentais previamente apresentados. O intuito é oferecer orientações 
detalhadas sobre a integração eficaz do jogo no contexto educacional, proporcionando um guia 
claro para a utilização prática do recurso. Desta forma, proporciona-se uma compreensão mais 
abrangente de como maximizar os benefícios pedagógicos oferecidos pelo jogo, otimizando, 
assim, a experiência de aprendizado para os envolvidos no processo educacional. 
Quando se trabalha em grupo, para que a equipe tenha êxito na aprendizagem individual 
de cada membro: o aluno deve ter consciência e responsabilidade que sua participação contribui 
para o êxito da aprendizagem de todos. 
Em um grupo cooperativo, cada um deve ter uma tarefa atribuída e, se possível, um 
papel, sendo responsável por realizar sua parte do trabalho. Como resultado de 
participar de um grupo cooperativo, espera-se um 'produto coletivo', mas cada aluno 
também deve progredir, melhorar seu desempenho, em relação ao seu ponto de partida 
e suas capacidades (ECHEITA, 2012, p. 6, tradução nossa). 
A formação de pequenos grupos, compostos por 3 a 4 alunos, é proposta com o objetivo 
de viabilizar o acompanhamento individual da participação dentro de cada grupo, conforme 
 
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137 
ilustrado na figura 5. A proposta é que se estabeleça funções específicas para cada membro do 
grupo. Reforçar a reflexão e o planejamento individual e em grupo, sobre as responsabilidades 
individuais, com planos, portfólios e avaliações individuais e em grupo. Os grupos devem ser 
heterogêneos garantindo a diversidade de tanto humana quando nos níveis de desempenho dos 
discentes que fazem parte de cada grupo, nesse sentido o professor deverá ter três critérios de 
escolha dos membros: fatores pessoais, sociais e escolares. É importante levar em consideração 
o nível de experiência de trabalho em grupo dos alunos para realizar a divisão dos 
agrupamentos. É recomendável uma escolha estocástica. 
Figura 5: Disposição do grupo. 
 
Fonte: Colégio Ártica (2016). 
 
A interação promotora constitui um outro marco teórico, que é a consciência da ajuda 
recíproca, do apoio mútuo, do respeito às diferenças e oportunidade de regulação de ideias. 
Despertar no aluno o protagonismo, o senso crítico, bem como as habilidades socioemocionais. 
Fazer conhecer os princípios da aprendizagem cooperativa, proporcionando que cada aluno 
enxergue e valorize seu potencial. Distribuir funções aos membros do grupo de forma que se 
reconheçam como peça-chave na contribuição da aprendizagem de si e dos outros (JOHNSON; 
JOHNSON, 2017). 
Nos agrupamentos heterogêneos, as interações possibilitam a potencialização nas 
atividades e desenvolvimento dos estudantes como verificado por Johnson e Johnson (1999). 
A aprendizagem cooperativa é um modelo que busca aproveitar a interação entre os 
alunos na sala de aula para potencializar as possibilidades de desenvolvimento de 
todos os estudantes. Isso pressupõe a necessidade de realizar agrupamentos na sala de 
aula (JOHNSON; JOHNSON, 1999, p. 2, tradução nossa). 
A cada sessão de atividades estabelecidas, a aprendizagem se diversifica e dinamiza os 
grupos a fim de que os alunos conheçam uns aos outros e tenham oportunidade de participar 
em grupos bastante heterogêneos. O planejamento é fundamental nessa etapa, onde as metas e 
funções serão compartilhadas, o ambiente na sala de aula deve propiciar condições para a 
 
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
138 
realização dos trabalhos em grupo. Pode existir formação de uma equipe base (que dura até o 
final da atividade) e agrupamentos esporádicos. O docente pode selecionar a equipe base por 
nível de desenvolvimento acadêmico. Na qual, cada equipe deve conter membros com nível 
alto, médio e baixo. A seleção dos agrupamentos esporádicos pode ser por interesse ao tema 
proposto. 
Interdependência positiva consiste na elaboração de estratégia de aprendizagem que seja 
inclusiva e cada um tenha seu papel previamente repassado e o professor possa ser mediador 
no processo como proposto por Echeita (2012) e Johnson e Johnson (1999). 
Por interdependência positiva entende-se a percepção por parte dos alunos de que 
estão ligados entre si de tal forma que, no desenvolvimento de suas tarefas de 
aprendizagem, nenhum pode ter sucesso (ou seja, aprender de fato) se todos não 
tiverem sucesso, e, portanto, o aprendizado eficaz daqueles com quem coopero 
também beneficia meu aprendizado e desempenho (ECHEITA, 2012, p. 5, traduçãonossa). 
 
A interdependência positiva depende da maneira como o professor estrutura a situação 
de aprendizagem: quanto mais os alunos precisam uns dos outros para realizar o 
trabalho e alcançar a meta, mais cooperativa será a situação. Para isso, a proposta de 
trabalho apresentada aos alunos deve transmitir uma mensagem muito clara: vocês 
terão sucesso apenas se seus colegas também o tiverem. Em outras palavras, toda 
situação de aprendizagem cooperativa deve ser guiada por um lema: 'todos ou 
nenhum' (JOHNSON; JOHNSON, 1999, p. 11, tradução nossa). 
As abordagens do trabalho cooperativo são intencionais e proporcionam igualdade de 
oportunidades. A promoção de escuta ativa, diálogo respeitoso e troca de experiências. Os 
alunos auxiliam os colegas com mais dificuldades e estabelecem objetivos e metas 
interdependentes. Provocar a interdependência, interdependência em relação a tarefas, recursos, 
funções, recompensas/celebrações, identidade, ao meio ambiente etc. 
Na dimensão da avaliação grupal, o aluno aprende a avaliar seu desempenho em grupo, 
do próprio grupo e a valorizar seu empenho individual. Conforme Johnson e Johnson (1999), a 
avaliação grupal deve atender a três aspectos básicos: avaliação do professor; autoavaliação do 
grupo e a elaboração do plano de trabalho, segundo Negro e Torrego (2012), isso possibilitará 
que o aluno tenha um papel ativo no processo. 
O papel do aluno será ativo. Ele terá que consultar as fontes, selecionar a informação 
relevante, elaborá-la, assimilar, prepará-la para comunicá-la, explicá-la, responder a 
perguntas, etc. Os processos de aprendizagem envolvidos são de alto nível. O aluno 
precisa controlar seu aprendizado, entender o objetivo. E o conhecimento não será 
apresentado em sua forma final, definitiva; o importante não será apenas o que está 
nos livros, mas o que o aluno pode descobrir (NEGRO; TORREGO, 2012, p. 52, 
tradução nossa). 
Compartilhar a prática profissional. Reuniões ao final de cada ciclo de implementação. 
Divulgação e formação da comunidade escolar e dos colaboradores. Apresentar os resultados 
 
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139 
obtidos pelos mais variados meios; impressos, digitais e audiovisuais, como apresenta 
Krichesky e Murillo (2011). 
O exercício do ensino deixa de ser algo privado para se tornar uma questão de domínio 
público. Busca-se que, por meio de observações, registros e feedbacks contínuos entre 
os próprios professores, eles consigam refletir sobre sua prática, garantindo assim um 
aprendizado profundamente pragmático e colaborativo (KRICHESKY; MURILLO, 
2011, p. 70, tradução nossa). 
Habilidades sociais é a dimensão da capacidade de manter o tom da conversa baixo, 
para que o ruído da classe seja aceitável. Ter objetivos claros e tarefas específicas que foram 
atribuídas ao grupo, ou ter os recursos necessários prontos e dispostos para o trabalho, 
justamente com uma boa distribuição do tempo disponível, são condições que ajudarão muito 
a concentrar-se na aprendizagem. Os papéis sociais dados a cada um dos participantes do grupo 
deverão ter uma rotação ou mudança a cada trabalho executado. Exemplo, o secretário, o 
animador, supervisor, etc. Segundo Negro e Torrego (2012): 
Para contribuir para o sucesso de um esforço cooperativo, são necessárias atitudes e 
habilidades interpessoais e de trabalho em grupo, sem as quais o trabalho não 
avançará. Geralmente, nos referimos a elas como 'habilidades sociais para cooperar', 
e são necessárias para tomar decisões, gerar confiança, comunicar-se adequadamente, 
ajudar, resolver conflitos, se organizar, manter-se na tarefa, etc. (NEGRO; 
TORREGO, 2012, p. 30, tradução nossa). 
Para esse trabalho os alunos podem ser divididos em grupos de três participantes. São 
atribuídas funções específicas para cada aluno como; o coletor dos dados, o responsável pelo 
tratamento dos dados e o analista. 
Coletor - Ele irá andar pela cidade entrevistando os personagens do jogo e coletará o 
maior número de dados possível. Ao todo o jogo possui 63 personagens entrevistáveis. Os dados 
precisarão ser anotados em uma folha de papel ou numa planilha eletrônica que já disponibiliza 
rotinas para obtenção de variáveis estatísticas. 
Tratador – A pessoa responsável pelo tratamento irá preparar os dados para a etapa de 
análise. Entres as tarefas realizadas nessa etapa estão 
• Substituir possíveis lacunas nos dados pelos seus valores médios 
• Substituir as variáveis categóricas (tamanho e cor) por valores numéricos. 
Um ponto de atenção é que não é possível simplesmente substituir um valor categórico 
por um valor numérico, por exemplo, P por 1, M por 2 e G por 3. Isso criaria uma correlação 
nos dados que não existe. O aluno deverá identificar os tamanhos dos manequins por meio de 
um vetor no espaço tridimensional. Assim, por exemplo, o tamanho P seria substituído pelo 
vetor (1,0,0), o tamanho M por (0,1,0) e o tamanho G por (0,0,1). O mesmo raciocínio para as 
 
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140 
cores que serão 5. Então, por exemplo, vermelho poderia ser (0,0,1,0,0), e raciocínio análogo 
para as demais cores. 
Analista – O analista fará a estimativa das probabilidades. Para isso, o aluno precisará, 
em suma, calcular a frequência de ocorrência dos eventos. Porém, o aluno deverá por conta 
própria perceber que o correto é considerar um evento como a junção dos três eventos distintos: 
tamanho, cor e valor. Assim, por exemplo, uma roupa de tamanho P, cor azul e de valor até 100 
reais configura um único evento. Caso o aluno encontre a cor mais frequente ou o tamanho mais 
frequente poderá chegar a falsa conclusão de que o evento mais frequente é a junção destes. 
Além disso, uma tarefa muito importante na análise de dados é a otimização. Isto se alcança 
eliminando variáveis que são desnecessárias. A variável contendo o valor das peças foi 
colocado propositalmente para ser uma informação desnecessária. Uma vez que no teste final 
do jogo, é perguntado até que valor a peça de roupa deve custar. Portanto, se o jogador escolher 
o menor valor ele estará automaticamente escolhendo o evento mais provável. Cabe ao aluno 
perceber isso. 
O jogo tem uma rotina de números aleatórios que faz com que os resultados sempre 
mudem toda vez que os dados forem alterados. É recomendado deixar os alunos livres para 
perceber quais estratégias são as melhores para resolver o problema proposto. Os grupos devem 
executar o jogo várias vezes e testarem a assertividade de diferentes maneiras. Assim, por 
exemplo, eles poderiam verificar que escolher simplesmente o valor médio de uma categoria 
de dados terá um menor grau de acerto em comparação com o valor mais frequente de um par 
de dados. 
Na etapa final, 3 NPCs dentre os 63 totais serão sorteados e farão as compras na loja 
caso encontre algo que lhes agrade. Existe a probabilidade de mesmo que o aluno faça as 
estimativas adequadamente, ainda assim, erre (como realmente acontece no mundo real, uma 
vez que se trata de previsibilidade e não de previsão). Porém, se usar a melhor estratégia várias 
vezes, os grupos acertarão os resultados na maioria das vezes. Nesse sentido, um resultado bem 
próximo do que acontece com sistemas estocásticos no mundo real. 
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Realizar o paralelo entre a teoria abstrata e a prática representa uma das maiores 
dificuldades enfrentadas pelos docentes, demandando considerável criatividade e tempo. A 
expectativa é que a proposta metodológica apresentada favoreça uma maior interatividade entre 
professores e alunos, permitindo que o aprendizado seja desenvolvido concomitantemente à sua 
 
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141 
prática. São fornecidoselementos básicos para a implementação do jogo em uma proposta 
cooperativa de ensino-aprendizagem, cabendo ao discente organizar as atividades e avaliações 
de acordo com todos, ou a maioria, desses elementos, a fim de assegurar que os alunos do grupo 
alcancem as competências desejadas ao término do trabalho. 
Como serão coletadas, organizadas e analisadas as variáveis estatísticas é um ponto que 
não pode ser negligenciado pelo docente, portanto é recomendado o seguimento de um roteiro 
de objetivos a serem seguidos e alcançados pelos grupos. 
A avaliação em grupo é a etapa final ondem o processo de maturação do nível de 
aprendizagem e obtenção de habilidades sociais será verificado. Após essa etapa é recomendado 
ao professor um processo de devolutiva aos alunos sobre os pontos positivos e negativos 
observado. 
AGRADECIMENTOS 
Agradecimentos ao Estado da Paraíba – Brasil, pela bolsa de pesquisa da Fundação de 
Apoio à Pesquisa do Estado da Paraíba (Fapesq-PB) vinculada ao Programa Conexão Mundo 
Mondragón. Ao ilustrador responsável pelas imagens que formam a história do jogo, Marcos 
Santos. 
 
REFERÊNCIAS 
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Brasileira de Ensino Superior, v. 1, n. 1. 2022. Disponível em: https://doi.org/10.18256/2447-
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https://doi.org/10.1119/1.4938057
https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2018-0309
https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2018-0124
https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2018-0124
https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2021-0362
https://doi.org/10.7203/CIRIEC-E.93.9217
https://doi.org/10.1119/1.2815365
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
144 
CAPÍTULO 10 
AJUSTE DE PARÂMETROS DE INTERAÇÃO DO MODELO TERMODINÂMICO 
NRTL PARA SISTEMAS BINÁRIO E TERNÁRIO FORMADOS POR ÁGUA, 
MONOETILENOGLICOL E CLORETO DE SÓDIO EM BAIXAS PRESSÕES3 
Adriano Rafael Candido Silva 
Mario Hermes de Moura Neto 
Mateus Fernandes Monteiro 
Leonardo dos Santos Pereira 
Osvaldo Chiavone Filho 
Raffael Andrade Costa de Melo 
André Anderson Costa Pereira 
RESUMO 
O monoetilenoglicol (MEG) é usado na indústria de petróleo como inibidor de hidratos por diminui a quantidade 
de água livre do sistema. Os hidratos são sólidos cristalinos que bloqueiam tubulações e que se formam pelo 
contato de hidrocarbonetos leves com água. Logo, entender o equilíbrio líquido-vapor envolvendo o sistema água, 
MEG e sais é fundamental para planejar e otimizar os processos de regeneração desse inibidor. Diante disso, o 
presente trabalho tem como objetivo ajustar parâmetros termodinâmico do modelo NRTL a partir de dados 
experimentais de equilíbrio líquido-vapor (ELV) obtidos por MOURA-NETO et al. (2020) para o sistema binário 
formado por água e MEG e ternário formado por água, MEG e cloreto de sódio em diferentes composições mistura 
e nas pressões de 350, 650 e 1013 mBar. A modelagem destes sistemas foi realizada usando o software EXCEL 
com o auxílio do suplemento termodinâmico XSEOS e da ferramenta solver por meio da abordagem gamma-phi. 
Os parâmetros ajustados para os modelos demonstraram ser adequados para descrever o equilíbrio líquido-vapor 
de ambos os sistemas. O desvio médio absoluto e relativo em relação as temperaturas de equilíbrio foram iguais a 
1,10 ºC (1,14%) para o sistema binário e 1,16 ºC (1,24%) para o sistema ternário. Em relação as propriedades de 
excesso, o sistema binário demonstrou comportamento quase ideal e o sistema ternário a não idealidade. Por fim, 
para ambos os sistemas, quanto menor a pressão, maior o desvio da idealidade. 
PALAVRAS-CHAVE: Água; Monoetileglicol; Cloreto de sódio; Equilíbrio líquido-vapor; 
Modelo termodinâmico NRTL. 
1 INTRODUÇÃO 
A sucessivas crises no setor do petróleo evidenciou a necessidade das empresas do setor 
em aumentar a exploração e produção de gás natural. Desta forma, planos estratégicos que 
preveem a autossuficiência na produção e distribuição de gás foram revistos. Diversos projetos 
de exploração e produção de gás natural foram iniciados, como as plataformas marítimas que 
tem como objetivo explorar campos offshore de gás natural na costa brasileira. 
3 Apoio Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e 
Biocombustíveis (ANP) e Centro de Pesquisas, Desenvolvimento e Inovação Leopoldo Américo Miguez de Mello 
(CENPES) da Petrobras. 
DOI 10.47402/ed.ep.c2402120210867
 
Editora e-Publicar – Desafios Contemporâneos em Ciências Exatas: Uma 
Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
145 
O gás natural é um combustível fóssil encontrado na natureza, normalmente em 
reservatórios profundos que pode estar associado ou não ao petróleo. De todo modo, ambos 
resultam da degradação da matéria orgânica fóssil (animais e plantas) que é explorado de 
reservatórios através da perfuração de poços. Em 2021, o mundo apresentou um aumento de 
5%, alcançando aproximadamente 4 trilhões de metros cúbicos produzidos. Neste mesmo ano, 
o Brasil registrou um aumento de 28,7%, totalizando 40,4 bilhões de metros cúbicos produzidos 
que corresponde a 1% da produção mundial, ocupando assim a 24ª posição no ranking de 
maiores consumidores de gás natural (ANP, 2022). 
O gás natural é geralmente transportado por tubulações dos poços até as estações de 
processamento ou até as UPGN (Unidade de Processamento de Gás Natural). Esse transporte 
requer alguns cuidados e manutenção para evitar furos por corrosões nas tubulações e formação 
de hidratos. Com a produção de petróleo e gás também se produz água, que contém íons em 
solução em concentrações variadas dependendo de sua fonte e ambiente de deposição (HUNT, 
1996). A presença de sal nessa água afeta o ponto de ebulição e a composição do equilíbrio de 
fase. 
Na produção de petróleo e gás, o monoetilenoglicol (MEG) é usado principalmente 
como inibidor da formação de hidratos de gás, além de ter propriedades de reduzir o ponto de 
congelamento nos dutos e de protegê-los de corrosão. O conhecimento do equilíbrio líquido-
vapor de sistemas aquosos com MEG e sal nas condições de interesse em plataformas de 
produção são determinantes para a otimização de projetos e operação das plantas de separação 
da unidade de regeneração de MEG (MOURA-NETO et al., 2023). 
Na prática industrial, as fases coexistentes mais comuns são o líquido e o vapor, embora 
também sejam encontrados sistemas líquido-líquido, vapor-sólido e líquido-sólido (SMITH; 
NESS; ABBOTT, 2007). A modelagem e simulação, bem como o projeto de uma planta, requer 
o conhecimento de propriedades termodinâmicas, por exemplo, os coeficientes de atividade que 
admite caracterizar e descrever o comportamento de sistemas como um todo. Logo, é de suma 
importância medir dados de equilíbrio líquido-vapor (ELV) confiáveis (LOPES, 2001). Esses 
dados permitem a elaboração de diagramas de fases dos sistemas envolvidos, fornecendo não 
só as informações primárias ao engenheiropara o projeto e operação de unidades de separação, 
como também para desenvolver novos métodos de correlação e predição, bem como para testar 
as teorias de misturas e as aplicações em simuladores (OLIVEIRA, 2003). 
 
Editora e-Publicar – Desafios Contemporâneos em Ciências Exatas: Uma 
Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
146 
O estudo experimental completo, abrangendo todas as condições possíveis de processo 
é inviável devido ao custo e ao elevado tempo, o que implica no uso de modelos 
termodinâmicos capazes de predizer, através de parâmetros ajustados, o equilíbrio de fases dos 
sistemas (JHA; MADRAS, 2005). 
A modelagem termodinâmica de sistemas fluidos tem por objetivo correlacionar 
matematicamente as propriedades de estado destes sistemas. A medidas destas propriedades 
serve como referência para se determinar o quanto um determinado processo pode evoluir, pois 
os valores destas propriedades estão diretamente relacionados aos estados de equilíbrio de um 
determinado sistema. Estes modelos são conhecidos como equações de estados e são 
constituídas por um conjunto de equações que correlacionam as variáveis de estado, permitindo 
a modelagem termodinâmica de processos químicos (SILVEIRA-JÚNIOR, 2008). 
Uma destas equações de estado é a Non Random Two Liquid (NRTL) que foi 
desenvolvida por Renon e Prausnitz e que se baseia no conceito de composição local, ou seja, 
considera que a composição local dos componentes é diferente da composição global dos 
componentes na mistura líquida (MOURA-NETO et al., 2020). 
Diante disso, o presente trabalho tem como objetivo geral ajustar parâmetros 
termodinâmicos de interação do modelo NRTL para o sistema binário formados por água e 
MEG e o sistema ternária formados por água, MEG e cloreto de sódio (NaCl) em baixas 
pressões. A modelagem foi feita a partir de dados experimentais obtidos por Moura-Neto et al. 
(2020) usando o software EXCEL com o auxílio do suplemento termodinâmico XSEOS e da 
ferramenta solver empregando a abordagem gamma-phi. 
2 METODOLOGIA 
2.1 Dados experimentais de ELV 
O ajuste dos parâmetros termodinâmicos de interação do modelo NRTL do sistema 
binário formados por água (H2O) e monoetilenoglicol (MEG) e do sistema ternário formado 
por água (H2O), monoetilenoglicol (MEG) e cloreto de sódio (NaCl) foi feita utilizando os 
dados experimentais de equilíbrio líquido-vapor (ELV) obtidos por Moura-Neto et al. (2020) 
nas pressões de 35, 65 e 101 kPa. 
Os experimentos foram realizados utilizando um ebuliômetro de Othmer modificado, 
acoplado a um sistema para controle de pressão. O sistema para controle de pressão consiste 
em uma bomba de vácuo, um sensor de pressão, um controlador de pressão, uma válvula 
 
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
147 
solenoide e um vaso pulmão (20 litros) para garantir uma estabilização da pressão. A 
representação esquemática do ebuliômetro é apresentado na Figura 1. 
Figura 1: Ebuliômetro de Othmer modificado. 
 
Fonte: Moura-Neto et al. (2020). 
 
Os experimentos isobáricos foram realizados em 350, 650 e 1013 mBar. Uma chapa 
aquecedora e uma manta térmica transferem calor para o refervedor para promover a 
recirculação de vapor. As temperaturas dos condensadores foram mantidas em 278 K utilizando 
a recirculação de água proveniente de um banho termostático. Quando o amostrador da fase 
vapor condensado é preenchido, a recirculação é iniciada. Dependendo da natureza e 
composição da mistura, o estado estacionário é comumente alcançado depois de 1 hora de 
recirculação. Intervalos de 15 minutos foram utilizados para as coletas de medidas de equilíbrio 
através da contagem do número de gotas de vapor condensado durante 1 minuto. As medidas 
de temperatura são registradas ao longo do mesmo tempo. O equilíbrio líquido-vapor foi 
considerado atingido quando o número de gotas e a temperatura se mantiveram constantes 
dentro da incerteza experimental considerada (0,1 K e uma gota). 
2.2 Determinação dos parâmetros NRTL 
A fim de determinar os parâmetros da equação NRTL, foi aplicada a formulação ɣ-ϕ do 
ELV. Tendo em vista que os dados experimentais foram todos obtidos em baixas pressões, foi 
assumido que a fase gasosa presente no equilíbrio se comporta como uma mistura ideal. 
Portanto, os valores de ϕ� 1
v e ϕ� 2
v puderam ser igualados à unidade. Desta forma, foi utilizada 
a seguinte relação de equilíbrio dada pelas equações abaixo. 
yi P ϕ� i
v (T, P, y) = xi Pisat γiL (T, x) 
yi P = xi Pisat γiL (T, x) 
 
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Abordagem Interdisciplinar e Crítica, Volume 1. 
148 
As concentrações das fases líquida e vapor bem como a quantidade de pontos 
experimentais variaram de acordo com a pressão adotada e a presença ou não de cloreto de 
sódio no sistema. 
Foram determinados dois conjuntos de parâmetros de interação, um para o sistema 
binário (H2O + MEG) e outro para o sistema ternário (H2O + MEG + NaCl). Por se tratar de 
um conjunto de dados obtidos em baixas pressões, os parâmetros de interação foram 
determinados desprezando a influência da pressão sob o sistema, ou seja, cada conjunto de 
parâmetros foi estimado utilizando dados de ELV sob pressões de 350, 650 e 1013 mBar. Ao 
final, foram utilizados 52 pontos experimentais para o sistema binário e 61 para o ternário. 
Os intervalos de composição dos dados experimentais foram calculados a partir dos 
valores γ1 e γ2 utilizando a função NRTL presente na biblioteca XSEOS do Excel. A planilha 
de determinação dos parâmetros NRTL é apresenta a na Figura 5. 
Figura 2: Planilha de determinação dos parâmetros NRTL. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
Para o cálculo da pressão de saturação dos compostos em cada ponto experimental foi 
utilizada a equação de Antoine apresenta a seguir. 
ln Psat = A −
B
T + C
 
onde Psat é a pressão de vapor (kPa), T a temperatura (ºC) e A, B e C são as constantes de 
Antoine dos constituintes necessários (H2O e MEG) cujos valores são apresentados na Figura 
2 obtidos de (SMITH; NESS; ABBOTT, 2007). 
 
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149 
Apenas como valor inicial e para tornar possível o Excel retornar um o valor válido de 
ln(γ1) e ln(γ2), incialmente todos os parâmetros NRTL foram assumidos como iguais a zero. 
Nesta etapa, foi utilizada a função NRTL do XSEOS visando obter como resultado o 
ln(γ1) e ln(γ2). Para a realização deste cálculo a função necessita dos parâmetros de interação, 
da temperatura de equilíbrio em Kelvin, das concentrações da composição e da constante dos 
gases ideais (R) em caloria por mol Kelvin. 
Em seguida, os valores γ1 e γ2 são obtidos diretamente por meio da exponenciação dos 
valores de ln(γ1) e ln(γ2). Além disso, foi necessário calcular a pressão de bolha utilizando a 
equação a seguir, pois a função objetivo do trabalho se baseia na minimização do ΔP. 
P = x1γ1P1sat + x2γ2P2sat 
A diferença entre a pressão calculada e a experimental foi estimada em cada ponto e 
chamada de ΔP, como vista na equação abaixo. Visando otimizar o processo, foi criada uma 
célula cuja função é a soma do ΔP resultante de todos os pontos experimentais. 
ΔP = |Pcalc − Pexp| 
Desta forma, foi acionado o Solver para minimizar o valor resultante da diferença 
absoluta entre a pressão utilizada durante os experimentos e a pressão de bolha em cada ponto 
calculado, a partir da alteração dos valores dos parâmetros do modelo NRTL visando retornar 
os valores dos parâmetros ajustados. É preciso mencionar que foram inseridas quatro restrições 
sobre os valores dos parâmetros, pois a11, a22, b11 e b22 estes necessariamente devem que ser 
iguais a 0. 
2.3 Determinação dos dados teóricos de ELV 
A partir dos parâmetros de interação que foram determinados foi possívelcalcular as 
curvas de ELV por meio da equação NRTL visando predizer e visualizar o comportamento dos 
sistemas ao longo de toda faixa de composição e nas diferentes pressões adotadas. 
Para tanto, também foi aplicada a formulação ɣ-ϕ para determinar os dados equilíbrio. 
As concentrações dos constituintes das fases líquida e vapor variaram de 0 até 1 em um passo 
constante de 0,05, totalizando assim 21 pontos experimentais para cada faixa de pressão adotada 
no sistema. 
Sendo assim, de maneira análoga ao que ocorreu na estimativa dos parâmetros, o cálculo 
das curvas de ELV foi realizado utilizando a função NRTL presente na biblioteca XSEOS do 
 
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150 
Excel e apresentou a seguinte interface. A planilha de determinação dos parâmetros NRTL é 
apresenta a na Figura 3. 
Figura 3: Planilha de determinação dos dados de ELV. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Como os valores das temperaturas de equilíbrio serão calculados em cada ponto, foram 
fornecidos valores iniciais para esta grandeza ao longo de todo intervalo de composição. 
Portanto, foram adotados valores de temperaturas iniciais que serão o somatório da 
multiplicação das frações de composição pela temperatura de ebulição dos componentes puros 
dada pela equação a seguir. 
T = ∑ xi Tisat 
Para calcular a temperatura de ebulição dos componentes puros (Tisat) foi realizado um 
rearranjo da equação de Antoine dada abaixo. 
Tisat =
B
A − ln P
− C 
Também foi calculada a pressão de saturação dos compostos em cada ponto 
experimental utilizando a equação de Antoine original. 
Para obter ln(γ1) e ln(γ2) foi utilizada a função NRTL do XSEOS. Nesta operação são 
necessários os parâmetros de interação do método calculados anteriormente com base nos dados 
experimentais de ELV, da temperatura de equilíbrio em Kelvin, das concentrações da 
composição e da constante dos gases ideais (R) em caloria por mol Kelvin. A partir desse 
resultado, faz-se a exponenciação de ln(γ1) e ln(γ2) e encontra os valores de γ1 e γ2. 
 
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151 
Analogamente a determinação dos parâmetros do modelo, para cada ponto 
experimental, foi necessário calcular a pressão de bolha, pois a função objetivo do trabalho se 
baseia na minimização do valor resultante da diferença absoluta entre a pressão utilizada 
durante os experimentos e a pressão de bolha em cada ponto. 
Para tal, foi utilizado o Solver e a minimização da função objetivo por meio da alteração 
dos valores das temperaturas de bolha, dessa forma, encontrando as temperaturas de equilíbrio 
em cada ponto. Foi inserida uma restrição de forma a tornar as diferenças entre as pressões de 
bolha calculadas e experimental iguais ou muito próximas a zero. 
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Os dados experimentais do equilíbrio líquido-vapor dos sistemas binário formado por 
água e monoetilenoglicol, assim como o ternário formado por água, monoetilenoglicol e cloreto 
de sódio, nas pressões de 350, 650 e 1013 mBar foram utilizados para calcular os parâmetros 
de interação entre os componentes por meio do modelo NRTL. Para tanto, os parâmetros foram 
estimados utilizado a biblioteca do XSEOS do Excel. 
Os parâmetros de interação obtidos para o sistema binário e ternário são mostrados nas 
Tabelas 1 e 2 apresentadas a seguir. 
Tabela 1: Parâmetros NRTL estimado para o sistema binário. 
Parâmetro Valor 
a11 0 
a12 0,4410 
a21 -0,0086739 
a22 0 
b11 0 
b12 -40,6431207 
b21 -40,642895 
b22 0 
Fonte: Dados da pesquisa (2023). 
 
 
Tabela 2: Parâmetros NRTL estimado para o sistema ternário. 
Parâmetro Valor 
a11 0 
a12 -0,616 
a21 -1,269 
a22 0 
b11 0 
b12 -42,259 
b21 -42,304 
b22 0 
Fonte: Dados da pesquisa (2023). 
 
Com os parâmetros dos sistemas binário e ternário determinados foi possível calcular a 
temperatura de equilíbrio da série de dados experimentais de cada sistema. Dessa forma, para 
 
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152 
avaliar a performance dos dois modelos, o desvio médio absoluto (DMA) e o desvio relativo 
médio absoluto (DMR) foram calculados para a temperatura de equilíbrio do sistema de acordo 
com as equações a seguir: 
DMA (T) =
1
n
 � |Tc − Te|
n
i=1
 
DMR% (T) =
100
n
 ��
Tc − Te
Te
�
n
i=1
 
onde n são os pontos experimentais, Tc e Te são as temperaturas calculadas e experimentais. 
O desvio médio absoluto e o desvio relativo médio absoluto da temperatura de equilíbrio 
foram, respectivamente, de 𝛥𝛥TE= 1,10 ºC e 1,14% para o sistema binário, e de 𝛥𝛥TE = 1,16 ºC e 
1,24% para o sistema ternário. Os desvios médios inferiores a 0,01 em frações molares e 2% 
em pressão e temperatura indicam a consistência termodinâmica dos dados (FREDENSLUND; 
GMEHLING; RASMUSSEN, 1977; SMITH et al., 1982). Dessa forma, os desvios estimados 
na correlação foram satisfatórios, dada a sensibilidade dos dados e proximidade da incerteza 
experimental. 
Para tornar visível a relação entre a temperatura de equilíbrio experimental e calculada 
foram plotados os gráficos das Figuras 4 e 5. Analisando os gráficos é possível observar, apesar 
dos resultados dos desvios absolutos e relativos dos dois sistemas serem semelhantes, que o 
modelo do sistema binário consegue descrever os dados com pequenos resíduos em relação a 
linha que representa o modelo. Esse erro pode estar relacionado ao fato do modelo do sistema 
ternário ter desconsiderado o efeito do sal (NaCl) para fins de cálculo, afinal, apresentava uma 
baixa concentração dentro do sistema, variando de 1 até 5% em relação a massa. 
Figura 4: Ajuste dos dados experimentais ao modelo binário (R² igual 0,9944). 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
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153 
Figura 5: Ajuste dos dados experimentais ao modelo ternário (R² igual 0,9816). 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
Visando a predição dos dados de ELV, foram gerados os diagramas de equilíbrio de 
fases com os dados simulados pelos modelos e os dados experimentais utilizados neste trabalho, 
estabelecendo uma comparação entre estes. Foi adotada uma abordagem ɣ-ϕ cuja fase vapor e 
líquida foram descritas pela equação de estado NRTL e foi assumido que a fase gasosa presente 
no equilíbrio se comporta como uma mistura ideal. 
Nos diagramas de equilíbrio de fases é possível analisar o comportamento global das 
frações de água e MEG em cada fase conforme a razão inicial entre os compostos é alterada, 
além de verificar o efeito na temperatura de bolha do sistema, conforme há variação da 
composição da mistura inicial. Os diagramas de ELV para o sistema binário são apresentados 
nas Figuras 6, 7 e 8, assim como para o sistema ternário nas Figuras 9, 10 e 11. 
Figura 6: Diagrama de ELV binário à 1013 mBar. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
 
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154 
Figura 7: Diagrama de ELV binário à 650 mBar. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
 
Figura 8: Diagrama de ELV binário à 350 mBar. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Os diagramas das Figura 6, 7 e 8 mostram os pontos experimentais para as curvas de 
líquido saturado (quadrados cinzas) e vapor saturado (quadrados amarelos) sob diferentes 
pressões conjuntamente com as respectivas curvas calculadas pela equação de estado NRTL 
que considera a mistura ideal dos compostos. O bom comportamento dos pontos experimentais 
era esperado, visto que água e MEG são totalmente miscíveis e se desviam pouco do 
comportamento ideal. Desse modo, é possível afirmar que o modelo aplicado é capaz de 
predizer os dados experimentaisdo sistema binário em estudo. 
 
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155 
Figura 9: Diagrama de ELV ternário à 1013 mBar. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
 
Figura 10: Diagrama de ELV ternário à 650 mBar. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
 
Figura 11: Diagrama de ELV ternário à 350 mBar. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Nos diagramas das Figuras 9, 10 e 11, os dados de temperatura de bolha da mistura 
mostraram maior dispersão quando comparada com os diagramas do sistema binário, mas sem 
que houvesse uma grande variação de tendência de comportamento em relação ao ideal. 
 
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156 
Contudo, apesar dessa maior dispersão, os dados são bem correlacionados, como pode 
ser observado nas Figuras 12 e 13, uma vez que, apesar da proximidade de temperaturas, um 
ponto experimental de uma dada pressão não é representando por outra faixa de pressão. Dessa 
forma, o modelo consegue representar com fidelidade a tendência das misturas. 
Figura 12: Curvas dos pontos de bolha do diagrama de ELV ternário nas diferentes pressões. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
 
Figura 13: Curvas dos pontos de orvalho do diagrama de ELV ternário nas diferentes pressões. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Para validação do ajuste dos parâmetros propostos, foram coletados dados na literatura 
(CHOUIRE., 2018; KAMIHAMA et al., 2012; ZHANG et al., 2016) que trabalharam com o 
sistema binário água e MEG a 101,3 kPa. O resultado está disposto na Figura 14 onde é possível 
observar que a curva de ELV gerada consegue descrever satisfatoriamente não apenas os dados 
experimentais adotados por este trabalho, como também de outros autores da literatura. 
 
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157 
Figura 14: Ajuste do modelo NRTL estimado em relação a outros dados de ELV. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Os volumes de excesso dos sistemas binário formado por água e MEG, assim como o 
ternário formado por água, MEG e cloreto de sódio estão ilustrados na Figura 15. 
Figura 15: Volume de excesso para os sistemas binário e ternário nas diferentes pressões. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
O sistema água e MEG demonstra comportamento ideal, portanto, seus valores de 
volumes de excesso são próximos a zero. A adição do NaCl aumentou a não idealidade do 
sistema, ou seja, o aumento da concentração de sal provocou um aumento negativo do volume 
de excesso. Com base na literatura, este comportamento é o esperado já que em sistemas 
eletrolíticos ocorrem mais interações entre as espécies provocando uma maior atração 
 
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158 
molecular e consequentemente uma redução no volume total do sistema quando comparado ao 
ideal (MOURA-NETO et al., 2020). 
Além disso, é possível observar que este aumento da não idealidade é diretamente 
proporcional a redução da pressão a qual o sistema está submetido, logo, quanto menor a 
pressão mais negativo é o volume de excesso. 
De maneira análoga ao comportamento do volume de excesso, a entalpia de excesso 
dada pela Figura 16 apresenta, para ambos as soluções, um 𝛥𝛥H de mistura negativo, dessa 
forma, o processo de mistura ocorre de maneira exotérmica, ou seja, com a liberação de energia 
na forma de calor. 
Nesta propriedade, a adição do NaCl na solução aumentou a não idealidade do sistema 
e provocou um leve desvio para a direita do pico das parábolas, como pode ser visto na Figura 
16, que apresenta valores máximos quando a concentração de água é em torno de 65%, 
diferentemente do sistema binário que apresentou valores máximo de HE com percentuais de 
água próximos a 55%. 
É possível afirmar ainda que a redução na pressão provoca um aumento negativo da 
entalpia de excesso em ambas as composições. 
Figura 16: Entalpia de excesso para os sistemas binário e ternário nas diferentes pressões. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
Analisando a entropia de excesso e a capacidade calorífica de excesso, apresentados nas 
Figuras 17 e 18, é possível notar que essas propriedades apresentaram comportamentos muito 
semelhantes, porém com sinais contrários, sendo a entropia com desvio negativo da idealidade 
e a capacidade calorífica com desvios positivos. 
 
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159 
Em ambos os casos, a solução água e MEG presentaram praticamente comportamento 
ideal, com alterações de valores de excesso apenas na terceira casa decimal, ou seja, muito 
próximos a zero. 
Apesar de ser numericamente pequeno em termos de valores absolutos, um desvio 
significativo no comportamento é percebido com a adição do cloreto de sódio na solução e a 
presença de altas concentrações de água na solução. 
O mesmo comportamento do efeito da pressão foi notado, ou seja, quando menor a 
pressão do sistema maior o desvio da idealidade, seja ele positivo ou negativo. 
Figura 17: Entropia de excesso para os sistemas binário e ternário nas diferentes pressões. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
 
Figura 18: Capacidade calorífica de excesso para os sistemas binário e ternário nas diferentes. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
 
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160 
Por fim, foram correlacionados entre lnγ1 e lnγ2 de ambos os sistemas para as três 
pressões estudas. O resultado está disposto na Figura 19. Analisando a tendência dos dados, 
percebe-se que todos apresentam comportamento assimétrico com desvio negativo da 
idealidade. 
Figura 19: Correlacionados lnγ1 e lnγ2 para os sistemas binário e ternário nas diferentes pressões. 
 
Fonte: Autoria própria (2023). 
 
4 CONCLUSÃO 
A partir dos resultados obtidos é possível concluir que os parâmetros ajustados para o 
modelo NRTL, tanto para o sistema binário (H2O + MEG) quanto para o ternário (H2O + MEG 
+ NaCl), demonstraram ser adequados para descrever o comportamento ELV. Apresentam 
como desvio médio absoluto e o desvio relativo médio absoluto da temperatura de equilíbrio, 
respectivamente, 𝛥𝛥TE igual a 1,10 °C e 1,14% para o sistema binário, e 𝛥𝛥TE igual a 1,16 °C e 
1,24% para o sistema ternário. 
Dessa forma, os desvios estimados na correlação foram satisfatórios e demonstram a 
reprodutibilidade do método, dada a proximidade da incerteza experimental e a sensibilidade 
dos dados. Contudo, é importante salientar que com a adição de NaCl os dados de temperatura 
de bolha da mistura do modelo NRTL demonstraram maior dispersão, no entanto não houve 
uma grande variação de tendência de comportamento em relação ao ideal. 
Analisando as propriedades de excesso, o sistema H2O e MEG demonstra praticamente 
comportamento ideal, e, portanto, seus valores de excesso são próximo a zero. No entanto, para 
 
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o sistema ternário H2O, MEG e NaCl, a adição do sal aumentou a não idealidade do sistema. 
Além disso, é possível observar também que para ambos os sistemas, quanto menor a pressão 
a qual o sistema está submetido maior o desvio da idealidade. Por fim, ambos sistemas, para as 
três pressões estudadas, apresentam comportamento assimétrico com desvio negativo da 
idealidade. 
AGRADECIMENTOS 
Essa pesquisa foi apoiada pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), 
pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) e pelo Centro de 
Pesquisas, Desenvolvimento e Inovação Leopoldo Américo Miguez de Mello (CENPES)da 
Petrobras. 
 
REFERÊNCIAS 
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de Janeiro: ANP, 2022. Disponível em: https://www.gov.br/anp/pt-br/centrais-de-
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CAPÍTULO 11 
GESTÃO DE RESÍDUOS NA CONSTRUÇÃO CIVIL 
Ricardo Leão de Souza 
Siomara Dias da Rocha 
RESUMO 
O artigo aborda a importância da gestão de resíduos na construção civil, visto que essa atividade é uma das maiores 
geradoras de resíduos no mundo. A má gestão de resíduos na construção civil pode causar danos ambientais e à 
saúde pública, além de desperdício de recursos naturais. A gestão de resíduos na construção civil envolve a coleta, 
transporte, armazenamento, tratamento e destinação final dos resíduos gerados durante a construção. É importante 
que as empresas programem práticas sustentáveis na construção civil, como o uso de materiais recicláveis, a 
redução do desperdício e a correta destinação dos resíduos. A gestão de resíduos na construção civil não só 
contribui para a preservação do meio ambiente, mas também pode trazer benefícios financeiros para as empresas, 
como a redução de custos com transporte e disposição final dos resíduos. Em resumo, a gestão de resíduos na 
construção civil é fundamental para reduzir o impacto ambiental da construção civil e garantir um futuro mais 
sustentável. 
PALAVRAS-CHAVE: Resíduos; Construção Civil; Impactos Ambientais. 
1 INTRODUÇÃO 
A indústria da construção civil, reconhecida como uma das principais forças 
impulsionadoras do desenvolvimento econômico e da expansão urbana global, enfrenta um 
desafio crescente e complexo: a gestão eficiente dos resíduos sólidos decorrentes de suas 
atividades, notadamente construção e demolição (ABINA; PUC; ZIDANŠEK, 2022). Este 
cenário, decorrente do contínuo crescimento do setor, levanta preocupações ambientais e 
econômicas, destacando a necessidade urgente de estratégias sustentáveis de gestão de resíduos 
(MORILLO; SILVA, 2023). 
O impacto ambiental e econômico resultante da má gestão desses resíduos é uma 
preocupação global. À medida que a urbanização avança e as populações urbanas crescem, a 
gestão eficiente e sustentável dos resíduos na construção civil torna-se crucial (MOHAJERANI 
et al., 2022). Este artigo tem como objetivo explorar, analisar e apresentar soluções para a 
complexa questão da gestão de resíduos na construção civil. 
A construção civil, sendo uma das principais geradoras de resíduos a nível global, 
contribui significativamente para a sobrecarga de aterros sanitários e a degradação ambiental. 
O desperdício de recursos materiais e financeiros resultante da gestão inadequada é 
insustentável a longo prazo, demandando uma abordagem mais cuidadosa (ZHANG et al. 
2023). 
DOI 10.47402/ed.ep.c2402120311867
https://lattes.cnpq.br/1945675130834552
http://lattes.cnpq.br/6068610219942099
 
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164 
À medida que as nações enfrentam a demanda crescente por infraestrutura e habitação, 
é imperativo adotar uma perspectiva holística na gestão de resíduos na construção civil 
(MORILLO; SILVA, 2023). Este artigo visa analisar desafios, identificar práticas inovadoras 
e estratégias adotadas mundialmente, oferecendo recomendações para profissionais, 
legisladores e pesquisadores interessados em promover práticas mais sustentáveis. 
A importância da gestão de resíduos transcende fronteiras, afetando o meio ambiente, a 
economia e a qualidade de vida (BERGONZON; MELLONI; BOTTI, 2023). Os impactos 
negativos incluem poluição do solo e água, emissões de gases de efeito estufa, perda de recursos 
naturais e riscos à saúde pública (SALAHEEN et al., 2023). Sobrecarga de aterros sanitários 
impõe custos às municipalidades e contribuintes (TAFESSE; GIRMA; DESSALEGN, 2022). 
Este artigo busca não apenas examinar desafios e soluções, mas criar um compêndio 
abrangente abordando classificação de resíduos, técnicas de minimização, reciclagem, 
reutilização, legislação e regulamentações, além de casos de sucesso e desafios regionais 
(KHAN; MCNALLY et al., 2023).Destaca-se o papel crítico de profissionais, autoridades 
regulatórias e comunidades locais na promoção de práticas responsáveis. 
Foram abordados aspectos específicos relacionados à gestão de resíduos na construção 
civil, baseando-se em experiências internacionais e discutindo implicações para o contexto 
brasileiro. O objetivo final é fornecer uma visão abrangente para orientar a indústria, 
autoridades regulatórias e a sociedade rumo a uma construção mais sustentável e responsável. 
2 A INDÚSTRIA DA CONSTRUÇÃO CIVIL X SUSTENTABILIDADE 
Desde a pré-história o homem tem transformado matérias-primas (pedras, barro, peles, 
lã, trigo, etc.) em produtos úteis à sua sobrevivência. Trata-se de um antigo método de 
transformação a que se denominou artesanato, na qual, com o uso de instrumentos transformava 
a matéria-prima até chegar ao produto final. 
Nos séculos XVIII e XIX, houve o início da Revolução Industrial em algumas cidades 
europeias e americanas, e a consequente criação de fábricas nas cidades. A população de muitas 
cidades começou a aumentar rapidamente, recebendo milhares de pessoas vindas dos campos, 
abandonando trabalhos nas áreas rurais, para trabalhar na indústria. Este fato gerou imensas 
aglomerações humanas que passaram a consumir uma grande quantidade de energia, alimentos 
e espaço, ocasionando em cidades superlotadas, barulhentas, sujas e sem nenhum saneamento. 
Esses grandes aglomerados humanos originaram os mais variados problemas de urbanização: 
abastecimento de água, canalização de esgotos, criação e fornecimento de mercadorias, 
 
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modernização de estradas, fornecimento de iluminação, fundação de escolas, construção de 
habitações e etc. 
Segundo o Worldwatch Institute - Beyond Malthus: Sixteen Dimensions of the 
Population Problem, em 1960, somente 34% da população mundial, o que corresponde a 300 
milhões de pessoas, residia em cidades. Em apenas 50 anos, esse percentual subiu para 52%, 
ou seja, cerca de 3,6 bilhões de pessoas estavam vivendo nas cidades nos anos 2000. No Brasil, 
Há cerca de 80% da população vivendo nas cidades, e segundo o IBGE, com previsão para 90% 
em 2020. 
Os impactos ecológicos não eram considerados nas sociedades primitivas, pois a 
produção de resíduos era pequena e a assimilação ambiental era grande. Somente após o 
desenvolvimento tecnológico da revolução industrial no mundo, é que esta preocupação veio à 
tona. A partir desta constatação, começam a surgir às primeiras preocupações e 
questionamentos relativos ao efeito estufa e consequentemente o aumento do consumo de 
energia, a destruição da camada de ozônio, a poluição do ar e as chuvas ácidas, o consumo 
desmedido de matérias-primas não renováveis, a geração de resíduos, dentre outros. E é 
justamente a partir daí que surge o termo desenvolvimento sustentável. 
Desta forma, desenvolvimento sustentável pode ser definido como aquele que “permite 
atender às necessidades básicas de toda a população e garanta a todos a oportunidade de 
satisfazer suas aspirações para uma vida melhor sem, no entanto, comprometer a habilidade das 
gerações futuras atenderem suas próprias necessidades”. 
Com relação ao desenvolvimento sustentável, a implicação mais imediata é a 
necessidade de se produzir a maior quantidade de bens com a menor quantidade de recursos 
naturais e a menor poluição, ou seja, o desenvolvimento econômico deverá ser desvinculado da 
geração de impactos ambientais. 
Para conseguir esta desvinculação são necessárias várias ações: redução do consumo de 
matérias primas, que pode ser obtido pela redução e reciclagem de resíduos, aperfeiçoamento 
de projetos, substituição dos materiais tradicionais por outros mais eficientes e aumento da 
durabilidade dos produtos; redução do consumo de energia (especialmente a produzida pela 
queima de combustíveis não renováveis); redução global da poluição (incluindo resíduos) 
(ARRUDA, 2005). 
A indústria da construção civil é a atividade humana com maior impacto sobre o meio 
ambiente. Estima-se que 50% dos recursos naturais extraídos estão relacionados à atividade de 
 
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construção. É ainda, a responsável por aproximadamente 15% do produto interno bruto (PIB) 
brasileiro, com investimentos que ultrapassam R$ 90 milhões por ano, geração de 62 empregos 
indiretos para cada 100 empregos diretos, contribuindo para a redução do déficit habitacional e 
da infraestrutura, indispensável ao progresso. É natural que, tendo um papel tão representativo 
na economia nacional, a construção civil seja também um dos grandes vilões ambientais. 
É o maior consumidor de matérias-primas (até 50% do total de recursos consumidos 
pela sociedade), envolve processos com grande consumo de energia (cerca de 80% da energia 
utilizada na produção de um edifício é consumida na produção e transporte de materiais), gera 
poluição em quase todos seus processos (da extração de matérias-primas à produção de 
produtos como cimento e concreto), e até mesmo na fase de uso dos edifícios os impactos 
ambientais são inúmeros (dados mostram que o volume de recursos consumido na fase de 
manutenção da edificação é praticamente igual ao consumido durante a construção). 
Tendo em mente a grandiosidade da cadeia produtiva da indústria da construção civil, 
fica claro que não é possível alcançar o desenvolvimento sustentável sem que a indústria da 
construção também se torne sustentável. 
Com base no que foi apresentado até aqui, pode-se concluir que a sustentabilidade da 
indústria da construção ainda é uma meta distante e difícil de ser alcançada. No entanto, vale 
ressaltar que o primeiro passo rumo à sustentabilidade já foi dado com a implantação de leis e 
resoluções que demonstram uma efetiva preocupação com a gestão dos resíduos, e hoje grande 
parte dos envolvidos na cadeia produtiva já estão conscientes de que mudanças são necessárias 
para que o objetivo de uma indústria da construção sustentável seja alcançado. 
2.1 Resolução CONAMA Nº 307/2002 
No Brasil, a legislação referente aos resíduos de construção civil é a Resolução do 
Conama nº 307, de 05 de julho de 2002, que estabelece diretrizes, critérios e procedimentos a 
serem adotados por governos municipais e agentes envolvidos no manejo e destinação do RCD, 
a fim de que os impactos ambientais produzidos por esses resíduos sejam minimizados 
(BRASIL, 2002). 
A resolução Conama nº 307 estabelece diretrizes para que os municípios e o Distrito 
Federal desenvolvam e implantem políticas estruturadas e dimensionadas a partir de cada 
situação local, devendo essas políticas assumir a forma de um Plano Integrado de 
Gerenciamento de Resíduos de Construção e Demolição (PIGRCD), incorporando 
necessariamente (BRASIL, 2002): 
 
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a) Programa Municipal de Gerenciamento de Resíduos de Construção e Demolição 
(PMGRCD), com as diretrizes técnicas e procedimentos para o exercício das responsabilidades 
dos pequenos geradores e transportadores; 
b) Projetos de Gerenciamento de Resíduos de Construção e Demolição (PGRCD) que 
orientem, disciplinem e expressem o compromisso de ação correta por parte dos grandes 
geradores de resíduos, tanto públicos quanto privados. 
Ainda, a resolução estabelece que os grandes geradores tenham como objetivo principal 
a não geração de resíduos e, posteriormente, a redução, a reutilização, a reciclagem e a 
destinação final adequada (KHAN; MCNALLY et al., 2023). 
Os resíduos da construção civil devem ser classificados, para efeito dessa resolução e 
conforme a Resolução do CONAMA Nº 431, em Resíduos: Classe A, B, C ou D, o queé 
detalhado na Tabela 1. Diante do exposto, os resíduos da construção civil deverão ser destinados 
de acordo com sua classificação, conforme a Tabela 2. 
Tabela 1: Classificação dos resíduos conforme CONAMA nº 307 e nº 431. 
Classes Integrantes predominantes considerados na composição gravimétrica 
A Resíduos recicláveis, como agregados, tijolos, blocos, telhas, argamassa, concreto, areia 
e pedra. 
B Resíduos recicláveis para outras destinações, tais como plásticos, papel, papelão, metais, 
vidros, madeiras e gesso. 
C Resíduos para os quais não foram desenvolvidas tecnologias ou aplicações 
economicamente viáveis que permitam sua reciclagem ou recuperação. 
D Resíduos perigosos como tintas, solventes, óleos e amianto (contaminados). 
Fonte: Brasil (2002; 2011). 
 
Tabela 2: Formas de destinação dos resíduos da construção civil. 
Classes Destinação 
A Deverão ser reutilizados ou reciclados na forma de agregados, ou encaminhados a áreas 
de aterro de resíduos da construção civil, sendo dispostos de modo a permitir sua 
utilização ou reciclagem futura. 
B Deverão ser reutilizados, reciclados ou encaminhados a áreas de armazenamento 
temporário, sendo dispostos de modo a permitir sua utilização ou reciclagem futura. 
C Deverão ser armazenados, transportados e destinados em conformidade com as normas 
técnicas específicas. 
D Deverão ser armazenados, transportados, reutilizados e destinados em conformidade 
com as normas técnicas específicas. 
Fonte: Brasil (2002). 
 
2.2 Geração e Reciclagem de RCD 
Segundo John, citado por Santos, a geração de RCD é anterior ao início de qualquer 
obra ou serviço, se observarem que a produção de insumo para a construção civil, além de 
consumir recursos naturais também produz resíduos. O RCD pode ser oriundo de obras viárias, 
 
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material de escavação, demolição de edificações, construções, renovação de edifícios, limpeza 
de terrenos e até mesmo de catástrofes naturais (tsunamis, tornados, terremotos, etc.) ou 
artificiais (incêndios, desabamentos, bombardeios, etc.) (ABINA; PUC; ZIDANŠEK et al., 
2022). 
Um ponto que demonstra a relevância dos resíduos de construção e demolição é a sua 
crescente participação no total dos RSU. Na Malásia, esses resíduos correspondem, juntamente 
aos resíduos industriais, a 28% do total dos RSU, enquanto que o resíduo doméstico totaliza 
37% do total. 
Na Austrália, em 204, os resíduos da indústria da construção civil correspondiam a 
aproximadamente 37% do total de resíduos sólidos produzidos no país. Em Hong Kong, no 
Kuwait e no Reino Unido, esse tipo de resíduo corresponde a 38, 58 e 60%, respectivamente de 
todo o resíduo sólido produzido, enquanto que, nos Estados Unidos, estima-se que os RCD 
correspondem de 10 a 30% do total de resíduos gerados no país. 
Para se ter uma ideia de grandeza da geração desses resíduos, no Reino Unido este setor 
produz em torno de 109 milhões de toneladas por ano, sendo que esta quantidade equivale a 
66% dos 165 milhões de toneladas de agregados naturais consumidos anualmente na construção 
civil. Estima-se também, que, aproximadamente, 200 milhões de toneladas de resíduos de 
concreto são atualmente produzidos anualmente no continente da China. 
Enquanto que em Taiwan, cerca de 14 milhões de toneladas de RCD é gerada a cada 
ano. Em Hong Kong, de acordo com dados do Departamento de Proteção Ambiental a partir de 
2009, a cidade passou a produzir mais de 15 milhões de toneladas de RCD por ano. 
Como em todo processo industrial, o uso dos insumos da indústria da construção civil 
gera resíduos em grande escala, que necessitam ser gerenciados. O macro complexo da indústria 
da construção civil é responsável por 40% dos resíduos gerados na economia. Na União 
Europeia (UE), em torno de 850 milhões de toneladas de RCD são geradas anualmente. Isso 
representa um total de 31% dos resíduos gerados na UE, 60 milhões nos Estados Unidos e 12 
milhões somente no Japão. Esses resíduos representam aproximadamente, de 20 a 30% do fluxo 
de resíduos sólidos gerados pelas cidades dos países desenvolvidos, sendo que nos demais, pode 
alcançar índices bem maiores (ABINA; PUC; ZIDANŠEK et al., 2022; 2021). 
No Brasil, a tarefa de quantificação é ainda mais difícil, diferentemente de outros países, 
pois uma importante fonte na geração de RCD são os geradores informais, para os quais dados 
estatísticos estão indisponíveis e podem representar uma parcela importante dos RCD gerados 
 
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em um município. Porém, em algumas grandes cidades, como São Paulo, Rio de Janeiro e 
Salvador, têm estimativas específicas. Nestas três cidades, a média de produção diária de RCD 
foi de 0,49 kg por habitante, correspondendo a cerca de 31% dos resíduos recolhidos 
nacionalmente. Segundo a ABRELPE (Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública 
e resíduos especiais), só no ano de 2013, o RCD produzido nas cidades brasileiras representa 
cerca de 48% da massa total de RSU gerados neste ano. Para Cabral o RCD constitui uma 
importante parcela do RSU, correspondendo em torno de 50%, enquanto que para Silva e 
Fernandes, em alguns municípios, representa 60% do montante de RSU (IBGE, 2022). 
A ABRELPE divulgou em seu Panorama de Resíduos Sólidos no Brasil 2013, uma 
estimativa feita para os anos de 2010 e 2013 do total de RCD coletado no Brasil e nas suas 
cinco regiões. Todos os dados referem-se apenas à coleta executada pelo serviço público, o qual 
usualmente limita-se a recolher os resíduos desta natureza lançados em logradouros públicos, 
pois a responsabilidade da coleta e destino final destes resíduos é de seu gerador. Portanto, de 
maneira geral, as projeções sobre tais resíduos não incluem os RCD oriundos de demolições e 
construções coletados por serviços privados, os quais constituem a grande maioria do total de 
RCD gerado. Observa-se pela Fig. 1 que, em 2011, a coleta de RCD aumentou 7,2% em relação 
ao ano de 2010, em 2012, a coleta RCD aumentou 5,0% em relação ao ano de 2011, e que em 
2013, a coleta RCD aumentou 10,4% em relação ao ano de 2012, chegando a aproximadamente 
37 milhões de toneladas em todo o Brasil, executadas apenas pelos órgãos públicos, dados estes 
bastante significativos (IBGE, 2022). 
Os problemas ambientais resultantes da disposição do RCD são motivos de preocupação 
por causa dos impactos que os locais de disposição ilegais (que ocorrem rotineiramente) têm 
sobre as cidades e seu ambiente, além de aumentar, rapidamente, as áreas de aterro sanitário 
público em municípios em que o mesmo não possui nenhuma aplicabilidade. Esta questão tem 
sido amplamente debatida e tem estimulado o interesse por soluções ambientalmente 
sustentáveis. Neste contexto, a legislação ambiental tornou-se mais rigorosa, com uma 
tendência a fazer, geradores de resíduos, responsáveis pela destinação do seu resíduo, levando 
à adoção de técnicas de minimização do desperdício e políticas de reciclagem (IBGE, 2022). 
Nos anos 80, em virtude da escassez de áreas para disposição final de RCD na Europa, 
a reciclagem e a minimização de resíduos passaram a ser objeto de atenção especial no setor da 
construção civil e diversas políticas públicas foram implantadas com esse objetivo. Quanto ao 
total de CD, deve ser notado que no Brasil, são contabilizados apenas os resíduos lançados nos 
logradouros públicos, coletados pelos municípios (KHAN; MCNALLY et al., 2023). 
 
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Uma solução, que a cada dia ganha força entre os pesquisadores, é a reciclagem de RCD 
e sua reutilização na própria construção civil, como matéria-prima alternativa. Além de reduçãoda super exploração de jazidas minerais para extração de recursos naturais não renováveis, há 
também, a carência de locais para a deposição desses resíduos, fazendo com que as distâncias 
entre os locais de demolição e as áreas de disposição sejam cada vez maiores, onerando os 
custos de transporte. 
A reciclagem de RCD contribui também para a ampliação da vida útil dos aterros, 
especialmente em grandes cidades, em que a construção civil é intensa e há escassez de área 
para deposição. Em cinco países europeus é proibida a deposição de algumas categorias de 
RCD em aterros. Estas proibições variam de país para país, mas o objetivo principal é prevenir 
a deposição no solo de materiais recicláveis e reutilizáveis. Estes resíduos são compostos em 
sua maioria por restos de argamassa, tijolo, alvenaria, concreto, cerâmica, gesso, madeira, 
metais, etc., e, em maior parte, são considerados inertes. A reciclagem de RCD traz benefícios 
econômicos e ambientais para as cidades em que é implantada. Além da diminuição dos custos 
de gerenciamento do resíduo, o custo do produto reciclado é bem menor que o agregado natural 
(KHAN; MCNALLY et al., 2023). 
Leite citado por Costa observa que se obtém uma economia de 67% em média, quando 
comparados os preços do agregado reciclado e do agregado natural. Segundo Pereira citado por 
Coelho e de Brito, em Portugal, cerca de 76% do RCD são depositados em aterros, 11% é 
reutilizado, 9% é reciclado e 4% incinerado. A realidade atual é clara: a quantidade de RCD 
reciclados/reutilizados (20%) é pequena quando comparado com outros países, como o Reino 
Unido (52%), a Holanda (92%), a Bélgica (89%), a Áustria (48%) e a Dinamarca (81%) [51]. 
A realidade de Portugal no quesito reciclagem ainda está muito aquém da Comunidade 
Europeia (CE), que estabelece que, no ano de 2020, pelo menos 70% do RCD deve ser 
reutilizado/reciclado. 
Já na Irlanda, uma pequena parcela do RCD é utilizada como cobertura em aterros 
sanitários, sendo a maior parte depositada em aterros ilegais. Sabai em sua pesquisa, afirma que 
na Tanzânia, o RCD não é reciclado e estudos sobre como este pode ser reciclado, 
especialmente em produtos de valor como materiais de construção, ainda são limitados. 
Enquanto que os Estados Unidos recicla até 70% e a Alemanha até 90%. Para Duran, Lenihan 
e O’Regan, a viabilidade econômica do RCD é viável quando o custo de deposição em aterro 
 
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exceder o custo de transporte para o centro de reciclagem e o custo de utilização do agregado 
primário exceder o custo do agregado reciclado (KHAN; MCNALLY et al., 2023). 
No Brasil, estudos sobre a reciclagem de RCD datam de 1983, porém somente no final 
de 1995 as primeiras usinas de reciclagem começaram efetivamente a operar, em escala 
industrial. Para Evangelista, Costa e Costa, citado por Silva e Fernandes, a reciclagem de RCD 
no Brasil encontra-se em atraso quando comparado aos países europeus. 
De acordo com o IBGE (2008), dos 5.564 municípios brasileiros, 4.031 municípios 
(72,45%) possuem “serviço de manejo dos resíduos de construção e demolição”; em 392 
municípios (7,05%) tem “existência e tipo de processamento dos resíduos”, 124 (2,23%) existe 
a “triagem simples dos resíduos de construção e demolição reaproveitáveis (classes A e B)”, 
em 14 (0,25%) existe “triagem e trituração simples dos resíduos de classe A”, em 20 (0,36%) 
existe “triagem e trituração dos resíduos de classe A, com classificação granulométrica dos 
agregados reciclados” e somente em 79 municípios (1,42%) existe o programa de 
“reaproveitamento dos agregados produzidos na fabricação de componentes construtivos”. 
Somente uma parte do RCD desses municípios é destinada às usinas de reciclagem, concluindo-
se que a grande maioria dos RCD no Brasil não é reciclada (ÂNGULO, 2000; BERNARDES, 
2008). 
Embora a reciclagem do RCD ainda não tenha se consolidado no âmbito das prefeituras 
municipais e nem da iniciativa privada, espera-se que a partir da entrada em vigor da Política 
Nacional de Resíduos Sólidos e estabelecimento de prazos para o alcance das metas, alguns 
municípios se organizem para uma efetiva política de gerenciamento do seu RSU, objetivando 
a reutilização e reciclagem, inclusive, do RCD, resíduo este que compõe entre 50 e 60% do 
RSU no Brasil (KHAN; MCNALLY et al., 2023). 
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Apesar dos mais diferentes dados quanto ao percentual de reaproveitamento do RCD 
nos mais diferentes países do mundo, pesquisadores, políticos, governos e a própria sociedade 
estão se voltando cada vez mais para esta realidade, buscando a redução da sua geração e o seu 
reaproveitamento, com o uso de legislações e das mais diversas aplicabilidades, principalmente, 
na indústria da construção civil, na forma de agregados reciclados, a fim de promover o seu 
retorno à cadeia da construção. 
Os agregados reciclados, além de apresentarem custo de produção inferior ao dos 
agregados naturais, ainda promovem um “ganho ambiental”, uma vez que se deixa de extrair 
 
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matéria-prima natural e dá-se um destino final a este tipo de resíduo que tem uma elevada 
participação no RSU. 
Porém, o grande empecilho para sua reutilização, é cultural, uma vez que há 
desconfiança de construtores e clientes quanto ao bom desempenho dos produtos gerados pelo 
mesmo, e também normativo, uma vez que não há normas que assegurem a sua aceitação no 
mercado, devido à sua grande heterogeneidade. Políticas e campanhas de conscientização 
devem inserir tal consciência à sociedade, uma vez que, as ações para alcançar a 
sustentabilidade devem abranger desde a escala individual, em que cada indivíduo faz o seu 
papel, até a escala mundial, a partir de governos, organizações, associações e empresas 
privadas. E, uma forma de assegurar o desempenho e qualidade dos agregados de RCD, é a 
implantação de controle de qualidade, de forma a reduzir a variabilidade, de acordo com a sua 
aplicação. 
Diversas pesquisas já apresentam algumas estratégias para se reduzir a variabilidade, 
como por exemplo, o uso de dosador para se produzir misturas de agregados reciclados e 
naturais; britagem somente de alguns tipos de RCD, de acordo com a sua finalidade; 
classificador espiral para remover a fração orgânica dos agregados; e etc. No Brasil, com a 
Política Nacional de Resíduos Sólidos, espera-se que cada estado adote medidas de reciclagem 
de RCD, começando com a implantação de usinas de britagem para a produção de agregados. 
Porém, além de produzir agregados reciclados, devem implantar medidas que garantam 
a sua utilização. Alguns estados, como por exemplo, Minas Gerais, na cidade de Belo 
Horizonte, a prefeitura utiliza o RCD reciclado em obras de reestruturação de vilas 
habitacionais de baixa renda, em obras de manutenção de instalações de limpeza urbana, em 
pavimentações e em outras obras públicas. 
Desta forma, é necessária, com urgência, não mais apenas a implantação de leis para 
uma efetiva redução deste resíduo; mas uma efetiva execução destas medidas, para que não se 
tenha apenas no papel e sim no cotidiano, de cada brasileiro, essa realidade. De forma que se 
posso ver, um inimigo, o resíduo da construção e demolição, tornar-se um aliado. No diz 
respeito às desvantagens da utilização de RCD pode-se citar o fato de que ainda não há áreas 
suficientes para o recebimento dos resíduos, como também a implantação da gestão ambiental 
de resíduos exige um alto investimento inicial para por em prática o funcionamento de usinas 
de reciclagem em locais que a construção civil vem crescendo em grande escala, como na 
maioria das cidades brasileiras. 
 
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173 
Mas, é possível citar a utilização de agregados reciclados provenientes de RCD em 
substituição ao agregado natural no concreto asfáltico. Pois as misturas asfálticas a quente, 
utilizando como agregado o seixo, possuem grandes vantagens em relação a outras devido a 
sua elevada resistência mecânica. No entanto, a retirada de seixo dos rios, para utilização como 
agregado, causa impactos como poluição dos rios por combustíveis, morte de vida aquática, 
desmatamento para a área do material extraído, entre outros. Segundo o que foi abordado neste 
trabalho a solução para minimizar, e muito, estes impactos são utilização do RCD, como 
agregado. 
A utilização do RCD como agregado alternativo pode trazer um benefício ambiental 
duplo. Os estudos já realizados, de forma geral, mostraram que o primeiro passo para o 
desenvolvimento de ações visando ao gerenciamento eficaz do RCD é a realização de um 
diagnóstico local, identificando aspectos referentes a esses resíduos tais como origem, taxa de 
geração, agentes envolvidos na geração e coleta, destinação final, composição entre outros, que 
servem de base para o dimensionamento de ações para o atendimento da resolução vigente. 
 
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175 
CAPÍTULO 12 
PROPOSTA DE METODOLOGIA PARA PLANEJAMENTO E GESTÃO DE 
MANUTENÇÃO INDUSTRIAL 
Thiago dos Santos Lima 
Siomara Dias da Rocha 
RESUMO 
Este estudo abordou uma metodologia para auxiliar na etapa de planejamento de um projeto de manutenção, com 
ênfase na redução de falhas. Esse estudo é importante porque a manutenção preventiva é sempre dispendiosa para 
as empresas, pois exige a paragem das máquinas e alocação de recursos humanos e materiais. O planejamento 
deve ser feito de forma que sejam utilizados apenas os recursos necessários e suficientes para manter a qualidade 
do equipamento. A metodologia baseia-se na seleção dos oito fatores na teoria geral de projetos e emprega 
instrumentos atualmente utilizados na indústria de manutenção de forma planejada e sequencial. 
PALAVRAS-CHAVE: Planejamento; Controle; Manutenção Preventiva; Indústria. 
1 INTRODUÇÃO 
O intensificado cenário de competitividade empresarial impulsiona organizações, 
independentemente do porte, a uma busca incessante pela redução de custos, provocando a 
reavaliação crítica de práticas e conceitos outrora inquestionáveis. Dentro desse contexto, a 
implementação de novas práticas voltadas à redução dos custos de manutenção emerge como 
uma necessidade premente, abrindo caminho para potenciais mudanças de paradigmas 
(GRANT, 2016). 
A experiência prática no ambiente de manutenção, aliada a pesquisas de campo em 
diversas organizações, revelou que muitas empresas de grande porte dispõem de softwares 
especializados para consolidar informações e gerar ordens de serviço, abrangendo manutenções 
corretivas, preventivas, preditivas e provenientes de inspeções. No entanto, constatou-se uma 
lacuna significativa na adoção de metodologias eficazes de planejamento e gestão desses 
serviços, resultando em diversas falhas operacionais. Tais falhas incluem o esquecimento de 
inclusão de tarefas no cronograma, falta de priorização, má alocação de recursos, escassez de 
materiais durante as manutenções, atrasos decorrentes de riscos não gerenciados, entre outros 
desafios. 
Nos cenários de empresas de menor porte, a situação torna-se ainda mais desafiadora. 
Além de