Apostila de Nocões de Máquinas Térmicas

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Autor: José Carlos Faustini de Rezende
NOÇÕES DE 
MÁQUINAS 
TÉRMICAS
NOÇÕES DE 
MÁQUINAS 
TÉRMICAS
Autor: José Carlos Faustini de Rezende
Ao final desse estudo, o treinando poderá:
• Reconhecer os principais conceitos relacionados ao 
funcionamento das máquinas térmicas.
NOÇÕES DE 
MÁQUINAS 
TÉRMICAS
Este material é o resultado do trabalho conjunto de muitos técnicos 
da área de Exploração & Produção da Petrobras. Ele se estende para 
além dessas páginas, uma vez que traduz, de forma estruturada, a 
experiência de anos de dedicação e aprendizado no exercício das 
atividades profissionais na Companhia.
É com tal experiência, refletida nas competências do seu corpo de 
empregados, que a Petrobras conta para enfrentar os crescentes 
desafios com os quais ela se depara no Brasil e no mundo.
Nesse contexto, o E&P criou o Programa Alta Competência, visando 
prover os meios para adequar quantitativa e qualitativamente a força 
de trabalho às estratégias do negócio E&P.
Realizado em diferentes fases, o Alta Competência tem como premissa 
a participação ativa dos técnicos na estruturação e detalhamento das 
competências necessárias para explorar e produzir energia.
O objetivo deste material é contribuir para a disseminação das 
competências, de modo a facilitar a formação de novos empregados 
e a reciclagem de antigos.
Trabalhar com o bem mais precioso que temos – as pessoas – é algo 
que exige sabedoria e dedicação. Este material é um suporte para 
esse rico processo, que se concretiza no envolvimento de todos os 
que têm contribuído para tornar a Petrobras a empresa mundial de 
sucesso que ela é.
Programa Alta Competência
Programa Alta Competência
Esta seção tem o objetivo de apresentar como esta apostila 
está organizada e assim facilitar seu uso. 
No início deste material é apresentado o objetivo geral, o qual 
representa as metas de aprendizagem a serem atingidas. 
Autor
Ao fi nal desse estudo, o treinando poderá:
• Identifi car procedimentos adequados ao aterramento 
e à manutenção da segurança nas instalações elétricas;
• Reconhecer os riscos de acidentes relacionados ao 
aterramento de segurança;
• Relacionar os principais tipos de sistemas de 
aterramento de segurança e sua aplicabilidade nas 
instalações elétricas.
ATERRAMENTO 
DE SEGURANÇA
Como utilizar esta apostila
Objetivo Geral
O material está dividido em capítulos. 
No início de cada capítulo são apresentados os objetivos 
específi cos de aprendizagem, que devem ser utilizados como 
orientadores ao longo do estudo.
No fi nal de cada capítulo encontram-se os exercícios, que 
visam avaliar o alcance dos objetivos de aprendizagem.
Os gabaritos dos exercícios estão nas últimas páginas do 
capítulo em questão.
Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suas 
C
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u
lo
 1
Riscos elétricos 
e o aterramento 
de segurança
Ao fi nal desse capítulo, o treinando poderá:
• Estabelecer a relação entre aterramento de segurança e 
riscos elétricos;
• Reconhecer os tipos de riscos elétricos decorrentes do uso de 
equipamentos e sistemas elétricos;
• Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de 
segurança e sua aplicabilidade nas instalações elétricas. 
20
Alta Competência
21
Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança 
A gravidade dos efeitos fi siológicos no organismo está relacionada a 
quatro fatores fundamentais:
 Tensão;• 
 Resistência elétrica do corpo; • 
 Área de contato;• 
 Duração do choque.• 
 Os riscos elétricos, independente do tipo de • 
instalação ou sistema, estão presentes durante toda 
a vida útil de um equipamento e na maioria das 
instalações. Por isso é fundamental mantê-los sob 
controle para evitar prejuízos pessoais, materiais ou 
de continuidade operacional.
 Os • choques elétricos representam a maior fonte 
de lesões e fatalidades, sendo necessária, além das 
medidas de engenharia para seu controle, a obediência 
a padrões e procedimentos de segurança.
1.4. Exercícios
1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e 
aterramento de segurança?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________ 
2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que 
abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. 
Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, 
o caso: 
A) Risco de incêndio e explosão B) Risco de contato
( ) “Todas as partes das instalações elétricas devem ser 
projetadas e executadas de modo que seja possível 
prevenir, por meios seguros, os perigos de choque 
elétrico e todos os outros tipos de acidentes.”
( ) “Nas instalações elétricas de áreas classificadas 
(...) devem ser adotados dispositivos de proteção, 
como alarme e seccionamento automático para 
prevenir sobretensões, sobrecorrentes, falhas de 
isolamento, aquecimentos ou outras condições 
anormais de operação.”
( ) “Nas partes das instalações elétricas sob tensão, (...) 
durante os trabalhos de reparação, ou sempre que for 
julgado necessário à segurança, devem ser colocadas 
placas de aviso, inscrições de advertência, bandeirolas 
e demais meios de sinalização que chamem a atenção 
quanto ao risco.”
( ) “Os materiais, peças, dispositivos, equipamentos e 
sistemas destinados à aplicação em instalações elétricas 
(...) devem ser avaliados quanto à sua conformidade, no 
âmbito do Sistema Brasileiro de Certifi cação.” 
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Alta Competência
25
Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança 
CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas 
elétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI – 
Elétrica, 2007.
COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalações e serviços com eletricidade. 
Curso técnico de segurança do trabalho, 2005.
Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades 
marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005.
Norma Brasileira ABNT NBR-5410. Instalações elétricas de baixa tensão. Associação 
Brasileira de Normas Técnicas, 2005.
Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargas 
atmosféricas. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005.
Norma Regulamentadora NR-10. Segurança em instalações e serviços em 
eletricidade. Ministério do Trabalho e Emprego, 2004. Disponível em: <http://
www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_10.pdf> - Acesso em: 
14 mar. 2008.
NFPA 780. Standard for the Installation of Lightining Protection Systems. National 
Fire Protection Association, 2004.
Manuais de Cardiologia. Disponível em: <http://www.manuaisdecardiologia.med.
br/Arritmia/Fibrilacaoatrial.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008.
Mundo Educação. Disponível em: <http://mundoeducacao.uol.com.br/doencas/
parada-cardiorespiratoria.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008.
Mundo Ciência. Disponível em: <http://www.mundociencia.com.br/fi sica/eletricidade/
choque.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. 
1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança?
O aterramento de segurança é uma das formas de minimizar os riscos decorrentes 
do uso de equipamentos e sistemas elétricos.
2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados 
e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, 
marcando A ou B, conforme, o caso:
A) Risco de incêndio e explosão B) Risco de contato
( B ) “Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e 
executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os 
perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.”
( A ) “Nas instalações elétricas de áreas classifi cadas (...) devem ser 
adotadosdispositivos de proteção, como alarme e seccionamento 
automático para prevenir sobretensões, sobrecorrentes, falhas 
de isolamento, aquecimentos ou outras condições anormais de 
operação.”
( B ) “Nas partes das instalações elétricas sob tensão, (...) durante os 
trabalhos de reparação, ou sempre que for julgado necessário 
à segurança, devem ser colocadas placas de aviso, inscrições de 
advertência, bandeirolas e demais meios de sinalização que chamem 
a atenção quanto ao risco.”
( A ) “Os materiais, peças, dispositivos, equipamentos e sistemas destinados 
à aplicação em instalações elétricas (...) devem ser avaliados quanto à 
sua conformidade, no âmbito do Sistema Brasileiro de Certifi cação.” 
3) Marque V para verdadeiro e F para falso nas alternativas a seguir:
( V ) O contato direto ocorre quando a pessoa toca as partes 
normalmente energizadas da instalação elétrica.
( F ) Apenas as partes energizadas de um equipamento podem oferecer 
riscos de choques elétricos.
( V ) Se uma pessoa tocar a parte metálica, não energizada, de um 
equipamento não aterrado, poderá receber uma descarga elétrica, se 
houver falha no isolamento desse equipamento.
( V ) Em um choque elétrico, o corpo da pessoa pode atuar como um 
“fi o terra”.
( F ) A queimadura é o principal efeito fi siológico associado à passagem 
da corrente elétrica pelo corpo humano.
1.7. Gabarito1.6. Bibliografi a
Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suas 
defi nições estão disponíveis no glossário. Ao longo dos 
textos do capítulo, esses termos podem ser facilmente 
identifi cados, pois estão em destaque.
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Alta Competência Capítulo 3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança
49
3. Problemas operacionais, riscos e 
cuidados com aterramento de segurança
Todas as Unidades de Exploração e Produção possuem um plano de manutenção preventiva de equipamentos elétricos (motores, geradores, painéis elétricos, transformadores e outros). 
A cada intervenção nestes equipamentos e dispositivos, os 
mantenedores avaliam a necessidade ou não da realização de inspeção 
nos sistemas de aterramento envolvidos nestes equipamentos.
Para que o aterramento de segurança possa cumprir corretamente o 
seu papel, precisa ser bem projetado e construído. Além disso, deve 
ser mantido em perfeitas condições de funcionamento. 
Nesse processo, o operador tem importante papel, pois, ao interagir 
diariamente com os equipamentos elétricos, pode detectar 
imediatamente alguns tipos de anormalidades, antecipando 
problemas e, principalmente, diminuindo os riscos de choque elétrico 
por contato indireto e de incêndio e explosão.
3.1. Problemas operacionais
Os principais problemas operacionais verifi cados em qualquer tipo 
de aterramento são:
• Falta de continuidade; e
• Elevada resistência elétrica de contato. 
É importante lembrar que Norma Petrobras N-2222 defi ne o valor 
de 1Ohm, medido com multímetro DC (ohmímetro), como o máximo 
admissível para resistência de contato.
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Alta Competência Capítulo 3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança
57
Choque elétrico – conjunto de perturbações de natureza e efeitos diversos, que se 
manifesta no organismo humano ou animal, quando este é percorrido por uma 
corrente elétrica.
Ohm – unidade de medida padronizada pelo SI para medir a resistência elétrica.
Ohmímetro – instrumento que mede a resistência elétrica em Ohm.
CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas 
elétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI – 
Elétrica, 2007.
COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalações e serviços com eletricidade 
– Curso técnico de segurança do trabalho, 2005.
NFPA 780. Standard for the Installation of Lightining Protection Systems. National 
Fire Protection Association, 2004.
Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades 
marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005.
Norma Brasileira ABNT NBR-5410. Instalações elétricas de baixa tensão. Associação 
Brasileira de Normas Técnicas, 2005.
Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargas 
atmosféricas. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005.
Norma Regulamentadora NR-10. Segurança em instalações e serviços em 
eletricidade. Ministério do Trabalho e Emprego, 2004. Disponível em: <http://
www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_10.pdf> - Acesso 
em: 14 mar. 2008.
3.5. Bibliografi a3.4. Glossário
Objetivo Específi co
O material está dividido em capítulos. 
No início de cada capítulo são apresentados os objetivos 
específi cos de aprendizagem, que devem ser utilizados como 
orientadores ao longo do estudo.
No fi nal de cada capítulo encontram-se os exercícios, que 
visam avaliar o alcance dos objetivos de aprendizagem.
Os gabaritos dos exercícios estão nas últimas páginas do 
capítulo em questão.
Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suas 
C
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Riscos elétricos 
e o aterramento 
de segurança
Ao fi nal desse capítulo, o treinando poderá:
• Estabelecer a relação entre aterramento de segurança e 
riscos elétricos;
• Reconhecer os tipos de riscos elétricos decorrentes do uso de 
equipamentos e sistemas elétricos;
• Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de 
segurança e sua aplicabilidade nas instalações elétricas. 
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Alta Competência
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Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança 
A gravidade dos efeitos fi siológicos no organismo está relacionada a 
quatro fatores fundamentais:
 Tensão;• 
 Resistência elétrica do corpo; • 
 Área de contato;• 
 Duração do choque.• 
 Os riscos elétricos, independente do tipo de • 
instalação ou sistema, estão presentes durante toda 
a vida útil de um equipamento e na maioria das 
instalações. Por isso é fundamental mantê-los sob 
controle para evitar prejuízos pessoais, materiais ou 
de continuidade operacional.
 Os • choques elétricos representam a maior fonte 
de lesões e fatalidades, sendo necessária, além das 
medidas de engenharia para seu controle, a obediência 
a padrões e procedimentos de segurança.
1.4. Exercícios
1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e 
aterramento de segurança?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________ 
2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que 
abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. 
Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, 
o caso: 
A) Risco de incêndio e explosão B) Risco de contato
( ) “Todas as partes das instalações elétricas devem ser 
projetadas e executadas de modo que seja possível 
prevenir, por meios seguros, os perigos de choque 
elétrico e todos os outros tipos de acidentes.”
( ) “Nas instalações elétricas de áreas classificadas 
(...) devem ser adotados dispositivos de proteção, 
como alarme e seccionamento automático para 
prevenir sobretensões, sobrecorrentes, falhas de 
isolamento, aquecimentos ou outras condições 
anormais de operação.”
( ) “Nas partes das instalações elétricas sob tensão, (...) 
durante os trabalhos de reparação, ou sempre que for 
julgado necessário à segurança, devem ser colocadas 
placas de aviso, inscrições de advertência, bandeirolas 
e demais meios de sinalização que chamem a atenção 
quanto ao risco.”
( ) “Os materiais, peças, dispositivos, equipamentos e 
sistemas destinados à aplicação em instalações elétricas 
(...) devem ser avaliados quanto à sua conformidade, no 
âmbito do Sistema Brasileiro de Certifi cação.” 
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Alta Competência
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Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança 
CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, RonaldoSá. Aterramento de sistemas 
elétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI – 
Elétrica, 2007.
COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalações e serviços com eletricidade. 
Curso técnico de segurança do trabalho, 2005.
Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades 
marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005.
Norma Brasileira ABNT NBR-5410. Instalações elétricas de baixa tensão. Associação 
Brasileira de Normas Técnicas, 2005.
Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargas 
atmosféricas. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005.
Norma Regulamentadora NR-10. Segurança em instalações e serviços em 
eletricidade. Ministério do Trabalho e Emprego, 2004. Disponível em: <http://
www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_10.pdf> - Acesso em: 
14 mar. 2008.
NFPA 780. Standard for the Installation of Lightining Protection Systems. National 
Fire Protection Association, 2004.
Manuais de Cardiologia. Disponível em: <http://www.manuaisdecardiologia.med.
br/Arritmia/Fibrilacaoatrial.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008.
Mundo Educação. Disponível em: <http://mundoeducacao.uol.com.br/doencas/
parada-cardiorespiratoria.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008.
Mundo Ciência. Disponível em: <http://www.mundociencia.com.br/fi sica/eletricidade/
choque.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. 
1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança?
O aterramento de segurança é uma das formas de minimizar os riscos decorrentes 
do uso de equipamentos e sistemas elétricos.
2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados 
e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, 
marcando A ou B, conforme, o caso:
A) Risco de incêndio e explosão B) Risco de contato
( B ) “Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e 
executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os 
perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.”
( A ) “Nas instalações elétricas de áreas classifi cadas (...) devem ser 
adotados dispositivos de proteção, como alarme e seccionamento 
automático para prevenir sobretensões, sobrecorrentes, falhas 
de isolamento, aquecimentos ou outras condições anormais de 
operação.”
( B ) “Nas partes das instalações elétricas sob tensão, (...) durante os 
trabalhos de reparação, ou sempre que for julgado necessário 
à segurança, devem ser colocadas placas de aviso, inscrições de 
advertência, bandeirolas e demais meios de sinalização que chamem 
a atenção quanto ao risco.”
( A ) “Os materiais, peças, dispositivos, equipamentos e sistemas destinados 
à aplicação em instalações elétricas (...) devem ser avaliados quanto à 
sua conformidade, no âmbito do Sistema Brasileiro de Certifi cação.” 
3) Marque V para verdadeiro e F para falso nas alternativas a seguir:
( V ) O contato direto ocorre quando a pessoa toca as partes 
normalmente energizadas da instalação elétrica.
( F ) Apenas as partes energizadas de um equipamento podem oferecer 
riscos de choques elétricos.
( V ) Se uma pessoa tocar a parte metálica, não energizada, de um 
equipamento não aterrado, poderá receber uma descarga elétrica, se 
houver falha no isolamento desse equipamento.
( V ) Em um choque elétrico, o corpo da pessoa pode atuar como um 
“fi o terra”.
( F ) A queimadura é o principal efeito fi siológico associado à passagem 
da corrente elétrica pelo corpo humano.
1.7. Gabarito1.6. Bibliografi a
Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suas 
defi nições estão disponíveis no glossário. Ao longo dos 
textos do capítulo, esses termos podem ser facilmente 
identifi cados, pois estão em destaque.
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Alta Competência Capítulo 3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança
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3. Problemas operacionais, riscos e 
cuidados com aterramento de segurança
Todas as Unidades de Exploração e Produção possuem um plano de manutenção preventiva de equipamentos elétricos (motores, geradores, painéis elétricos, transformadores e outros). 
A cada intervenção nestes equipamentos e dispositivos, os 
mantenedores avaliam a necessidade ou não da realização de inspeção 
nos sistemas de aterramento envolvidos nestes equipamentos.
Para que o aterramento de segurança possa cumprir corretamente o 
seu papel, precisa ser bem projetado e construído. Além disso, deve 
ser mantido em perfeitas condições de funcionamento. 
Nesse processo, o operador tem importante papel, pois, ao interagir 
diariamente com os equipamentos elétricos, pode detectar 
imediatamente alguns tipos de anormalidades, antecipando 
problemas e, principalmente, diminuindo os riscos de choque elétrico 
por contato indireto e de incêndio e explosão.
3.1. Problemas operacionais
Os principais problemas operacionais verifi cados em qualquer tipo 
de aterramento são:
• Falta de continuidade; e
• Elevada resistência elétrica de contato. 
É importante lembrar que Norma Petrobras N-2222 defi ne o valor 
de 1Ohm, medido com multímetro DC (ohmímetro), como o máximo 
admissível para resistência de contato.
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Alta Competência Capítulo 3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança
57
Choque elétrico – conjunto de perturbações de natureza e efeitos diversos, que se 
manifesta no organismo humano ou animal, quando este é percorrido por uma 
corrente elétrica.
Ohm – unidade de medida padronizada pelo SI para medir a resistência elétrica.
Ohmímetro – instrumento que mede a resistência elétrica em Ohm.
CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas 
elétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI – 
Elétrica, 2007.
COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalações e serviços com eletricidade 
– Curso técnico de segurança do trabalho, 2005.
NFPA 780. Standard for the Installation of Lightining Protection Systems. National 
Fire Protection Association, 2004.
Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades 
marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005.
Norma Brasileira ABNT NBR-5410. Instalações elétricas de baixa tensão. Associação 
Brasileira de Normas Técnicas, 2005.
Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargas 
atmosféricas. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005.
Norma Regulamentadora NR-10. Segurança em instalações e serviços em 
eletricidade. Ministério do Trabalho e Emprego, 2004. Disponível em: <http://
www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_10.pdf> - Acesso 
em: 14 mar. 2008.
3.5. Bibliografi a3.4. Glossário
Objetivo Específi co
Caso sinta necessidade de saber de onde foram retirados os 
insumos para o desenvolvimento do conteúdo desta apostila, 
ou tenha interesse em se aprofundar em determinados temas, 
basta consultar a Bibliografi a ao fi nal de cada capítulo. 
Ao longo de todo o material, caixas de destaque estão 
presentes. Cada uma delas tem objetivos distintos. 
A caixa “Você Sabia” traz curiosidades a respeito do conteúdo 
abordado de um determinado item do capítulo. 
“Importante” é um lembrete das questões essenciais do 
conteúdo tratado no capítulo. 
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Alta Competência
25
Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança 
CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas 
elétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI – 
Elétrica, 2007.
COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalações e serviços com eletricidade. 
Curso técnico de segurança do trabalho, 2005.
Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades 
marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005.
Norma Brasileira ABNT NBR-5410. Instalações elétricas de baixa tensão. AssociaçãoBrasileira de Normas Técnicas, 2005.
Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargas 
atmosféricas. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005.
Norma Regulamentadora NR-10. Segurança em instalações e serviços em 
eletricidade. Ministério do Trabalho e Emprego, 2004. Disponível em: <http://
www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_10.pdf> - Acesso em: 
14 mar. 2008.
NFPA 780. Standard for the Installation of Lightining Protection Systems. National 
Fire Protection Association, 2004.
Manuais de Cardiologia. Disponível em: <http://www.manuaisdecardiologia.med.
br/Arritmia/Fibrilacaoatrial.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008.
Mundo Educação. Disponível em: <http://mundoeducacao.uol.com.br/doencas/
parada-cardiorespiratoria.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008.
Mundo Ciência. Disponível em: <http://www.mundociencia.com.br/fi sica/eletricidade/
choque.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. 
1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança?
O aterramento de segurança é uma das formas de minimizar os riscos decorrentes 
do uso de equipamentos e sistemas elétricos.
2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados 
e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, 
marcando A ou B, conforme, o caso:
A) Risco de incêndio e explosão B) Risco de contato
( B ) “Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e 
executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os 
perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.”
( A ) “Nas instalações elétricas de áreas classifi cadas (...) devem ser 
adotados dispositivos de proteção, como alarme e seccionamento 
automático para prevenir sobretensões, sobrecorrentes, falhas 
de isolamento, aquecimentos ou outras condições anormais de 
operação.”
( B ) “Nas partes das instalações elétricas sob tensão, (...) durante os 
trabalhos de reparação, ou sempre que for julgado necessário 
à segurança, devem ser colocadas placas de aviso, inscrições de 
advertência, bandeirolas e demais meios de sinalização que chamem 
a atenção quanto ao risco.”
( A ) “Os materiais, peças, dispositivos, equipamentos e sistemas destinados 
à aplicação em instalações elétricas (...) devem ser avaliados quanto à 
sua conformidade, no âmbito do Sistema Brasileiro de Certifi cação.” 
3) Marque V para verdadeiro e F para falso nas alternativas a seguir:
( V ) O contato direto ocorre quando a pessoa toca as partes 
normalmente energizadas da instalação elétrica.
( F ) Apenas as partes energizadas de um equipamento podem oferecer 
riscos de choques elétricos.
( V ) Se uma pessoa tocar a parte metálica, não energizada, de um 
equipamento não aterrado, poderá receber uma descarga elétrica, se 
houver falha no isolamento desse equipamento.
( V ) Em um choque elétrico, o corpo da pessoa pode atuar como um 
“fi o terra”.
( F ) A queimadura é o principal efeito fi siológico associado à passagem 
da corrente elétrica pelo corpo humano.
1.7. Gabarito1.6. Bibliografi a
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Alta Competência
15
Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança 
É atribuído a Tales de Mileto (624 - 556 a.C.) a 
primeira observação de um fenômeno relacionado 
com a eletricidade estática. Ele teria esfregado um 
fragmento de âmbar com um tecido seco e obtido 
um comportamento inusitado – o âmbar era capaz de 
atrair pequenos pedaços de palha. O âmbar é o nome 
dado à resina produzida por pinheiros que protege a 
árvore de agressões externas. Após sofrer um processo 
semelhante à fossilização, ela se torna um material 
duro e resistente. 
Os riscos elétricos de uma instalação são divididos em dois grupos principais:
1.1. Riscos de incêndio e explosão
Podemos defi nir os riscos de incêndio e explosão da seguinte forma:
Situações associadas à presença de sobretensões, sobrecorrentes, 
fogo no ambiente elétrico e possibilidade de ignição de atmosfera 
potencialmente explosiva por descarga descontrolada de 
eletricidade estática.
Os riscos de incêndio e explosão estão presentes em qualquer 
instalação e seu descontrole se traduz principalmente em danos 
pessoais, materiais e de continuidade operacional.
Trazendo este conhecimento para a realidade do E&P, podemos 
observar alguns pontos que garantirão o controle dos riscos de 
incêndio e explosão nos níveis defi nidos pelas normas de segurança 
durante o projeto da instalação, como por exemplo:
 A escolha do tipo de • aterramento funcional mais adequado 
ao ambiente;
 A seleção dos dispositivos de proteção e controle;• 
 A correta manutenção do sistema elétrico.• 
O aterramento funcional do sistema elétrico tem 
como função permitir o funcionamento confi ável 
e efi ciente dos dispositivos de proteção, através da 
sensibilização dos relés de proteção, quando existe 
uma circulação de corrente para a terra, provocada 
por anormalidades no sistema elétrico.
Observe no diagrama a seguir os principais riscos elétricos associados 
à ocorrência de incêndio e explosão:
Já a caixa de destaque “Resumindo” é uma versão compacta 
dos principais pontos abordados no capítulo.
Em “Atenção” estão destacadas as informações que não 
devem ser esquecidas.
Todos os recursos didáticos presentes nesta apostila têm 
como objetivo facilitar o aprendizado de seu conteúdo. 
Aproveite este material para o seu desenvolvimento profi ssional!
Uma das principais substâncias removidas em poços de 
petróleo pelo pig de limpeza é a parafi na. Devido às 
baixas temperaturas do oceano, a parafi na se acumula 
nas paredes da tubulação. Com o tempo, a massa pode 
vir a bloquear o fl uxo de óleo, em um processo similar 
ao da arteriosclerose.
VOCÊ SABIA??
É muito importante que você conheça os tipos de pig 
de limpeza e de pig instrumentado mais utilizados na 
sua Unidade. Informe-se junto a ela!
IMPORTANTE!
ATENÇÃO
É muito importante que você conheça os 
procedimentos específicos para passagem de pig 
em poços na sua Unidade. Informe-se e saiba 
quais são eles.
Recomendações gerais
• Antes do carregamento do pig, inspecione o 
interior do lançador;
• Após a retirada de um pig, inspecione internamente 
o recebedor de pigs;
• Lançadores e recebedores deverão ter suas 
RESUMINDO...
NÍVEL DE RUÍDO DB (A) 
MÁXIMA EXPOSIÇÃO 
DIÁRIA PERMISSÍVEL
85 8 horas
86 7 horas
87 6 horas
88 5 horas
89 4 horas e 30 minutos
90 4 horas
91 3 horas e 30 minutos
92 3 horas
93 2 horas e 40 minutos
94 2 horas e 15 minutos
95 2 horas
96 1 hora e 45 minutos
98 1 hora e 15 minutos
100 1 hora
102 45 minutos
104 35 minutos
105 30 minutos
106 25 minutos
108 20 minutos
110 15 minutos
112 10 minutos
114 8 minutos
115 7 minutos
Uma das principais substâncias removidas em poços de 
petróleo pelo pig de limpeza é a parafi na. Devido às 
baixas temperaturas do oceano, a parafi na se acumula 
nas paredes da tubulação. Com o tempo, a massa pode 
vir a bloquear o fl uxo de óleo, em um processo similar 
ao da arteriosclerose.
VOCÊ SABIA??
É muito importante que você conheça os tipos de pig 
de limpeza e de pig instrumentado mais utilizados na 
sua Unidade. Informe-se junto a ela!
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ATENÇÃO
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procedimentos específicos para passagem de pig 
em poços na sua Unidade. Informe-se e saiba 
quais são eles.
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interior do lançador;
• Após a retirada de um pig, inspecione internamente 
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Uma das principais substâncias removidas em poços de 
petróleo pelo pig de limpeza é a parafi na. Devido às 
baixas temperaturas do oceano, a parafi na se acumula 
nas paredes da tubulação. Com o tempo, a massa pode 
vir a bloquear o fl uxo de óleo, em um processo similar 
ao da arteriosclerose.
VOCÊ SABIA??
É muito importante que você conheça os tipos de pig 
de limpeza e de pig instrumentado mais utilizados na 
sua Unidade. Informe-se junto a ela!
IMPORTANTE!
ATENÇÃO
É muito importante que você conheça os 
procedimentos específicos para passagem de pig 
em poços na sua Unidade. Informe-se e saiba 
quais são eles.
Recomendações gerais
• Antes do carregamento do pig, inspecione o 
interior do lançador;
• Após a retirada de um pig, inspecione internamente 
o recebedor de pigs;
• Lançadores e recebedores deverão ter suas 
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Caso sinta necessidade de saber de onde foram retirados os 
insumos para o desenvolvimento do conteúdo desta apostila, 
ou tenha interesse em se aprofundar em determinados temas, 
basta consultar a Bibliografi a ao fi nal de cada capítulo. 
Ao longo de todo o material, caixas de destaque estão 
presentes. Cada uma delas tem objetivos distintos. 
A caixa “Você Sabia” traz curiosidades a respeito do conteúdo 
abordado de um determinado item do capítulo. 
“Importante” é um lembrete das questões essenciais do 
conteúdo tratado no capítulo. 
24
Alta Competência
25
Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança 
CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas 
elétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI – 
Elétrica, 2007.
COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalações e serviços com eletricidade. 
Curso técnico de segurança do trabalho, 2005.
Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades 
marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005.
Norma Brasileira ABNT NBR-5410. Instalações elétricas de baixa tensão. Associação 
Brasileira de Normas Técnicas, 2005.
Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargas 
atmosféricas. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005.
Norma Regulamentadora NR-10. Segurança em instalações e serviços em 
eletricidade. Ministério do Trabalho e Emprego, 2004. Disponível em: <http://
www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_10.pdf> - Acesso em: 
14 mar. 2008.
NFPA 780. Standard for the Installation of Lightining Protection Systems. National 
Fire Protection Association, 2004.
Manuais de Cardiologia. Disponível em: <http://www.manuaisdecardiologia.med.
br/Arritmia/Fibrilacaoatrial.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008.
Mundo Educação. Disponível em: <http://mundoeducacao.uol.com.br/doencas/
parada-cardiorespiratoria.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008.
Mundo Ciência. Disponível em: <http://www.mundociencia.com.br/fi sica/eletricidade/
choque.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. 
1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança?
O aterramento de segurança é uma das formas de minimizar os riscos decorrentes 
do uso de equipamentos e sistemas elétricos.
2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados 
e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, 
marcando A ou B, conforme, o caso:
A) Risco de incêndio e explosão B) Risco de contato
( B ) “Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e 
executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os 
perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.”
( A ) “Nas instalações elétricas de áreas classifi cadas (...) devem ser 
adotados dispositivos de proteção, como alarme e seccionamento 
automático para prevenir sobretensões, sobrecorrentes, falhas 
de isolamento, aquecimentos ou outras condições anormais de 
operação.”
( B ) “Nas partes das instalações elétricas sob tensão, (...) durante os 
trabalhos de reparação, ou sempre que for julgado necessário 
à segurança, devem ser colocadas placas de aviso, inscrições de 
advertência, bandeirolas e demais meios de sinalização que chamem 
a atenção quanto ao risco.”
( A ) “Os materiais, peças, dispositivos, equipamentos e sistemas destinados 
à aplicação em instalações elétricas (...) devem ser avaliados quanto à 
sua conformidade, no âmbito do Sistema Brasileiro de Certifi cação.” 
3) Marque V para verdadeiro e F para falso nas alternativas a seguir:
( V ) O contato direto ocorre quando a pessoa toca as partes 
normalmente energizadas da instalação elétrica.
( F ) Apenas as partes energizadas de um equipamento podem oferecer 
riscos de choques elétricos.
( V ) Se uma pessoa tocar a parte metálica, não energizada, de um 
equipamento não aterrado, poderá receber uma descarga elétrica, se 
houver falha no isolamento desse equipamento.
( V ) Em um choque elétrico, o corpo da pessoa pode atuar como um 
“fi o terra”.
( F ) A queimadura é o principal efeito fi siológico associado à passagem 
da corrente elétrica pelo corpo humano.
1.7. Gabarito1.6. Bibliografi a
14
Alta Competência
15
Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança 
É atribuído a Tales de Mileto (624 - 556 a.C.) a 
primeira observação de um fenômeno relacionado 
com a eletricidade estática. Ele teria esfregado um 
fragmento de âmbar com um tecido seco e obtido 
um comportamento inusitado – o âmbar era capaz de 
atrair pequenos pedaços de palha. O âmbar é o nome 
dado à resina produzida por pinheiros que protege a 
árvore de agressões externas. Após sofrer um processo 
semelhante à fossilização, ela se torna um material 
duro e resistente. 
Os riscos elétricos de uma instalação são divididos em dois grupos principais:
1.1. Riscos de incêndio e explosão
Podemos defi nir os riscos de incêndio e explosão da seguinte forma:
Situações associadas à presença de sobretensões, sobrecorrentes, 
fogo no ambiente elétrico e possibilidade de ignição de atmosfera 
potencialmente explosiva por descarga descontrolada de 
eletricidade estática.
Os riscos de incêndio e explosão estão presentes em qualquer 
instalação e seu descontrole se traduz principalmente em danos 
pessoais, materiais e de continuidade operacional.
Trazendo este conhecimento para a realidade do E&P, podemos 
observar alguns pontos que garantirão o controle dos riscos de 
incêndio e explosão nos níveis defi nidos pelas normas de segurança 
durante o projeto da instalação, como por exemplo:
 A escolha do tipo de • aterramento funcional mais adequado 
ao ambiente;
 A seleção dos dispositivos de proteção e controle;• 
 A correta manutenção do sistema elétrico.• 
O aterramento funcional do sistema elétrico tem 
como função permitir o funcionamento confi ável 
e efi ciente dos dispositivos de proteção, através da 
sensibilização dos relés de proteção, quando existe 
uma circulação de corrente para a terra, provocada 
por anormalidades no sistema elétrico.
Observe no diagrama a seguir os principais riscos elétricos associados 
à ocorrência deincêndio e explosão:
Já a caixa de destaque “Resumindo” é uma versão compacta 
dos principais pontos abordados no capítulo.
Em “Atenção” estão destacadas as informações que não 
devem ser esquecidas.
Todos os recursos didáticos presentes nesta apostila têm 
como objetivo facilitar o aprendizado de seu conteúdo. 
Aproveite este material para o seu desenvolvimento profi ssional!
Uma das principais substâncias removidas em poços de 
petróleo pelo pig de limpeza é a parafi na. Devido às 
baixas temperaturas do oceano, a parafi na se acumula 
nas paredes da tubulação. Com o tempo, a massa pode 
vir a bloquear o fl uxo de óleo, em um processo similar 
ao da arteriosclerose.
VOCÊ SABIA??
É muito importante que você conheça os tipos de pig 
de limpeza e de pig instrumentado mais utilizados na 
sua Unidade. Informe-se junto a ela!
IMPORTANTE!
ATENÇÃO
É muito importante que você conheça os 
procedimentos específicos para passagem de pig 
em poços na sua Unidade. Informe-se e saiba 
quais são eles.
Recomendações gerais
• Antes do carregamento do pig, inspecione o 
interior do lançador;
• Após a retirada de um pig, inspecione internamente 
o recebedor de pigs;
• Lançadores e recebedores deverão ter suas 
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94 2 horas e 15 minutos
95 2 horas
96 1 hora e 45 minutos
98 1 hora e 15 minutos
100 1 hora
102 45 minutos
104 35 minutos
105 30 minutos
106 25 minutos
108 20 minutos
110 15 minutos
112 10 minutos
114 8 minutos
115 7 minutos
Uma das principais substâncias removidas em poços de 
petróleo pelo pig de limpeza é a parafi na. Devido às 
baixas temperaturas do oceano, a parafi na se acumula 
nas paredes da tubulação. Com o tempo, a massa pode 
vir a bloquear o fl uxo de óleo, em um processo similar 
ao da arteriosclerose.
VOCÊ SABIA??
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de limpeza e de pig instrumentado mais utilizados na 
sua Unidade. Informe-se junto a ela!
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petróleo pelo pig de limpeza é a parafi na. Devido às 
baixas temperaturas do oceano, a parafi na se acumula 
nas paredes da tubulação. Com o tempo, a massa pode 
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ao da arteriosclerose.
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110 15 minutos
112 10 minutos
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SumárioSumário
Introdução 15
Capítulo 1 - Máquinas térmicas 
Objetivos 17
1. Máquinas térmicas 19
1.1. Ciclos teóricos e reais 19
1.1.1. Ciclo de Carnot 21
1.2. Ciclos termodinâmicos reais 22
1.2.1. Ciclo Otto 22
1.2.2. Ciclo Diesel 24
1.2.3. Ciclo Brayton 27
1.2.4. Ciclo Rankine 28
1.2.5. Turbo-expansores 29
1.3. Sistemas auxiliares de um motor a combustão interna 
do ciclo Otto 29
1.3.1 Sistema de combustível 29
1.3.2. Sistema de ignição 33
1.3.3. Sistema de arrefecimento 36
1.3.4. Sistema de lubrificação 37
1.4. Exercícios 40
1.5. Glossário 44
1.6. Bibliografia 46
1.7. Gabarito 47
Capítulo 2 - Refrigeração 
Objetivos 51
2. Refrigeração 53
2.1. Máquinas de refrigeração 53
2.2. Ciclos por compressão e absorção 53
2.2.1. Ciclo por compressão 53
2.2.2. Ciclo por absorção 56
2.3. Frio industrial 57
2.3.1. Aplicações do frio industrial 58
2.4. Fluidos refrigerantes 58
2.5. Gases refrigerantes 59
2.6. Condensadores 59
2.7. Evaporadores 61
2.8. Normas 62
2.8.1. Outras normas 63
2.9. Exercícios 67
2.10. Glossário 70
2.11 Bibliografia 71
2.12. Gabarito 72
15
Introdução
Originária do grego mechane, a palavra “máquina” significa qualquer dispositivo engenhoso ou invenção que possua várias partes, cada uma com uma função.
Cerca de 130 a.C., o inventor Heron de Alexandria catalogou os 
primeiros instrumentos nomeados de máquinas simples: a alavanca, 
a roda e eixo, a roldana, a cunha e a rosca. Essas máquinas simples 
possuíam uma turbina de reação que era responsável por converter a 
energia em movimento. Esse processo é conhecido hoje pela Terceira 
Lei de Newton: a lei de ação e reação. 
As máquinas térmicas atuam nesse mesmo processo, convertendo 
energia interna de um combustível em energia mecânica, de forma 
que essa energia gere movimento necessário para transportar, acionar 
outras máquinas, gerar energia elétrica, dentre outros. 
Elas têm participação importante na indústria do petróleo, figurando 
como componentes vitais nos processos produtivos. As turbinas a 
vapor e a gás e os motores a diesel, a gasolina e a vapor são máquinas 
térmicas utilizadas na indústria.
Há máquinas térmicas de combustão interna e externa. Nas primeiras, 
a transformação do combustível em energia e a sua conversão 
em trabalho ocorrem no mesmo espaço físico, como é o caso dos 
motores a gasolina e a diesel e das turbinas a gás. Nas de combustão 
externa, os processos ocorrem em espaços físicos diferentes, como 
é o caso das turbinas a vapor e dos turbo-expansores, nos quais 
a geração de energia térmica ocorre em caldeiras ou num outro 
processo químico.
16
As máquinas térmicas operam em um ciclo repetido de aquecimento 
e pressurização de um fluido operante, da transformação de parte 
da energia contida no fluido em trabalho mecânico e do descarte 
da energia não aproveitada. Várias substâncias podem ser usadas 
como fluido operante, entretanto as mais usadas nos equipamentos 
industriais são a água, o ar e os hidrocarbonetos. Esses fluidos são os 
responsáveis por receber calor e liberar trabalho.
As máquinas térmicas, portanto, utilizam energia na forma de calor 
(gás ou vapor em expansão térmica) para provocar a realização de um 
trabalho mecânico, gerado a partir da expansão do fluido contendo 
temperatura e pressão.
C
ap
ít
u
lo
 1
Máquinas 
térmicas
Ao final dessecapítulo, o treinando poderá:
• Identificar os conceitos básicos relacionados aos ciclos 
termodinâmicos das máquinas térmicas, bem como as suas 
aplicações a máquinas reais;
• Reconhecer os principais sistemas de um motor ciclo Otto.
18
Alta Competência
19
Capítulo 1. Máquinas térmicas
1. Máquinas térmicas
As máquinas térmicas são dispositivos criados pelo homem para transformar o calor, produzido a partir de uma fonte quente, em energia mecânica utilizável, ou seja, geram trabalho (W). 
Essas máquinas utilizam a energia do vapor d’água ou da mistura 
gasosa produzida pela combustão de certos materiais combustíveis 
ou a energia térmica de outras fontes, gerando um regime contínuo 
de trabalho (W) mecânico. 
Apesar dos diferentes tipos de máquinas térmicas, elas obedecem às 
seguintes características:
Recebem calor de uma fonte quente;• 
Conservam apenas parte desse • trabalho (W);
Rejeitam o calor que não foi usado para um reservatório • 
chamado fonte fria;
Funcionam por ciclos.• 
Ciclos termodinâmicos representam as transformações das condições 
termodinâmicas de uma substância. Assim, nas máquinas térmicas o 
trabalho é gerado por meio da aplicação dos ciclos adequados.
1.1. Ciclos teóricos e reais 
A Termodinâmica estuda as relações entre calor, temperatura, energia 
e trabalho (W) mecânico. Esses processos de conversão de energia são 
governados por leis que definem as grandezas termodinâmicas: 
Lei zero•	 : determina a temperatura e o equilíbrio térmico entre 
os corpos; 
Primeira lei•	 : estabelece o princípio de conservação da energia 
de um sistema; 
20
Alta Competência
Segunda lei•	 : define os limites de eficiência e a direção do fluxo 
da energia.
O ciclo teórico, considerado como ideal, serve-nos como modelo 
de estudo embora não seja alcançável na realidade, ou seja, 
este ciclo não existe na prática. Nesse ciclo, podemos notar as 
seguintes características:
Ausência de atrito;• 
Perdas para o meio externo e;• 
Equilíbrio em todos os processos.• 
Por esses motivos é considerado ideal, servindo apenas de base para 
a ciência explicar grande número de fenômenos ou operações.
O ciclo real é aquele que ocorre na realidade. Ao contrário do 
ciclo teórico, não é imaginário. Nesse ciclo, podemos notar que 
existem perdas de energia para o meio externo, causadas por atrito. 
Além disso, não há tempo suficiente para o equilíbrio nos processos.
As máquinas térmicas funcionam de acordo com ciclos. A energia 
adicionada em forma de calor em uma parte do ciclo é utilizada 
como trabalho (W) útil em outra. Assim, a variação interna de energia 
do sistema é a diferença entre o calor adicionado e o trabalho (W) 
realizado. Essa é a descrição da primeira lei da termodinâmica, que é 
expressa pela relação:
∆U = Q - W
Onde: 
ΔU = Variação da energia interna;
Q = Calor recebido (adicionado) pelo sistema;
W = Trabalho realizado.
21
Capítulo 1. Máquinas térmicas
1.1.1. Ciclo de Carnot
A máquina que funciona segundo o ciclo de Carnot é uma máquina 
ideal em que a perda de calor para o exterior é mínima e, portanto, 
apresenta o máximo rendimento entre os ciclos, muito embora na 
prática nunca tenha sido possível construí-la.
Portanto, nenhuma máquina real pode superar a eficiência da 
máquina de Carnot operando entre as mesmas temperaturas. 
O ciclo de Carnot pode ser representado no diagrama PV a seguir, onde:
p
v
A
B
T1
T2
Q2
Q1
C
AB = Expansão isotérmica do trabalho (W) realizado pelo gás;
BC = Expansão adiabática da liberação de calor para a fonte fria;
CD = Compressão isotérmica trabalho (W) adicionado ao gás;
DA = Compressão adiabática da adição de calor ao gás.
O trabalho (W) total realizado pelo gás é a área interna de ABCD. 
Nesse caso, por termos um ciclo reversível, no qual o gás sempre 
retorna a sua condição inicial, a eficiência pode ser dada por:
22
Alta Competência
Onde:
Tc = Temperatura da fonte fria (em graus Kelvin);
Th = Temperatura da fonte quente (em graus Kelvin).
Essa relação representa o máximo rendimento térmico que uma 
máquina térmica, operando entre as temperaturas Tc e Th, pode 
alcançar.
Sadi Carnot (1796-1832) foi um engenheiro militar 
francês que pesquisou sobre as características 
básicas das máquinas térmicas, estudando o 
problema de seu rendimento. Ele foi o primeiro a 
demonstrar as características realmente significativas 
do funcionamento das máquinas térmicas: 
primeiramente, a máquina recebe de uma fonte 
qualquer certa quantidade de calor a uma temperatura 
elevada; depois, executa um trabalho (W) externo; e, 
por fim, rejeita o calor à temperatura mais baixa do 
que a correspondente ao calor recebido.
VOCÊ SABIA??
1.2. Ciclos termodinâmicos reais
Os diversos tipos de máquinas térmicas reais têm o seu princípio de 
funcionamento baseado em ciclos termodinâmicos reais, sendo os 
principais exemplos os ciclos de, Otto, Diesel, Brayton e Rankine.
1.2.1. Ciclo Otto
O ciclo Otto representa o funcionamento dos motores de combustão 
interna cuja principal aplicação é a propulsão dos automóveis. 
A máquina Otto é composta basicamente por um pistão trabalhando 
em um cilindro fechado e acoplado a um eixo girante por uma biela 
23
Capítulo 1. Máquinas térmicas
que permite a transformação do movimento alternativo em rotativo. 
O cilindro possui também uma válvula de admissão da mistura 
combustível + ar e uma de escape, bem com uma vela de ignição. 
No esquema a seguir é apresentado o princípio de funcionamento de 
um motor de ciclo Otto de quatro tempos, que são:
Aspiração;• 
Compressão;• 
Combustão• ou expansão;
Descarga.• 
0-1 1-2 2-3
3-4 4-1 1-0
comb
ar
Princípio de funcionamento de um motor 
Otto de quatro tempos
Na posição 0-1, o pistão se desloca para baixo admitindo a mistura 
combustível – ar para o cilindro; esse é o tempo “aspiração”.
Na seqüência 1-2, as válvulas fecham e o pistão sobe, comprimindo a 
mistura ar + combustível. Esse é o tempo “compressão”.
24
Alta Competência
Na seqüência 2-3, com o pistão na sua posição superior (ponto morto 
superior), a mistura está comprimida e uma vela de ignição produz 
uma centelha elétrica que inicia a combustão.
O calor gerado pela combustão eleva a pressão no cilindro forçando 
o pistão para baixo como em 3-4. Esse é o temp de “combutão/
expansão”.
Ao atingir a sua posição mais baixa (ponto morto inferior) a válvula 
de descarga se abre como em 4-1.
A nova subida do pistão em 1-0 permite a expulsão do gás queimado 
e já sem pressão. É o tempo de “descarga”.
Quando o pistão atinge novamente o seu ponto morto superior, o 
ciclo se reinicia. 
Esse é o ciclo dos motores a gasolina, a álcool e a Gás Natural 
Veicular (GNV). 
Em 1862, um engenheiro francês, Alphonse Beau 
de Rochas idealizou o ciclo de “quatro tempos” 
que, posteriormente (1876), foi implementado pelo 
engenheiro alemão Nikolaus Otto, aplicando-o a um 
motor térmico. Por isso, a designação de Ciclo Otto.
VOCÊ SABIA??
1.2.2. Ciclo Diesel
O ciclo Diesel representa o funcionamento dos motores de combustão 
interna de mesmo nome. 
Embora construtivamente tenham muitos pontos em comum com 
os motores Otto, os motores movidos a diesel possuem algumas 
diferenças típicas, que estão relacionadas, principalmente, com as 
características do combustível utilizado. 
25
Capítulo 1. Máquinas térmicas
Nos motores Otto há necessidade de uma fonte de ignição para que 
a combustão seja iniciada, já nos motores diesel, quando as condições 
de temperatura e pressão geradas pela compressão do ar no cilindro 
são suficientes para gerar a auto-ignição, apenas a injeção controlada 
do combustível na câmara de combustão pode dar início à combustão. 
O esquema a seguir descreve o seu funcionamento.0-1 1-2 2-3
3-4 4-1 1-0
comb
ar
Princípio de funcionamento de um 
motor Diesel
Na posição 0-1, o pistão se desloca para baixo admitindo somente ar 
para o cilindro.
Na seqüência 1-2, as válvulas fecham e o pistão sobe, comprimindo o ar.
Na seqüência 2-3, com o pistão na sua posição superior (ponto morto 
superior), o ar está comprimido e o combustível é injetado de forma 
controlada por um bico injetor. A condição interna na câmara propicia 
o início da combustão sem a necessidade de centelha elétrica. 
26
Alta Competência
O calor gerado pela combustão eleva a pressão no cilindro, forçando 
o pistão para baixo como em 3-4.
Ao atingir a sua posição mais baixa (ponto morto inferior) a válvula 
de descarga se abre como em 4-1.
A nova subida do pistão em 1-0 permite a expulsão do gás queimado 
e já sem pressão.
Quando o pistão atinge novamente o seu ponto morto superior, o 
ciclo se reinicia.
Em 1893, o engenheiro alemão Rudolf Diesel (1858-
1913) criou o primeiro modelo do motor a diesel. Há 
algumas diferenças com relação a outros motores de 
combustão interna, como por exemplo, enquanto 
os cilindros dos motores Otto aspiram uma mistura 
combustível – ar, os dos motores Diesel aspiram 
somente ar. 
Em função dos princípios de funcionamento dos dois 
tipos de motores -enquanto para a gasolina, quanto 
mais resistente a auto-ignição, melhor; para o diesel, 
quanto menos resistente, melhor.
Engenheiros que continuaram o trabalho de Rudolf 
Diesel o substituíram por um motor de ciclo misto, em 
que o funcionamento relaciona-se ao mesmo tempo 
com o ciclo Diesel e com o ciclo Otto.
VOCÊ SABIA??
Devido às suas características funcionais, os motores diesel trabalham 
em regimes de mais baixa rotação, bem como possuem pior relação 
peso-potência do que os de ciclo Otto de mesma cilindrada. 
Isso explica a sua maior aplicação onde o torque é fator mais 
importante, como veículos para transporte (ônibus, caminhões e 
embarcações) e larga aplicação industrial. Outra justificativa para 
essas aplicações é o fato do combustível queimado nos motores diesel 
ser mais seguro (características de inflamabilidade na temperatura 
ambiente).
27
Capítulo 1. Máquinas térmicas
1.2.3. Ciclo Brayton 
O ciclo Brayton utiliza um gás contendo energia térmica que se 
expande em uma turbina gerando trabalho (W). Este é um exemplo 
de ciclo Brayton aberto, cujo conjunto é denominado “turbina a gás”, 
muito utilizadas em aviões, na geração elétrica, no acionamento de 
compressores de processo e na propulsão de navios.
Nesse ciclo, o ar é admitido e ganha pressão em um compressor e, 
em seguida, recebe energia pela queima de um combustível em uma 
câmara de combustão, expandindo-se em uma turbina que, além 
de acionar o compressor, disponibiliza trabalho (W) externo. O gás 
que sai da turbina é descarregado na atmosfera. Observe a seguir o 
exemplo completo desse esquema. 
Compressor
Eixo
Combustível
Entrada de ar Saída de gases
W
 
1 4
2 3
Câmara de
combustão
Turbina
Esquema do ciclo Brayton
Como mais de 2/3 da energia fornecida pela queima do combustível 
é consumida internamente no acionamento do compressor que 
alimenta a câmara de combustão, a turbina a gás possui um rendimento 
térmico em torno dos 30%. Na ilustração a seguir estão mostrados os 
componentes principais de uma turbina a gás industrial.
combustor
exaustor
Turbina
Combustível
Estator 
do compressor
Admissão 
de ar
Rotor do
compressor
Componentes de uma turbina a gás industrial
28
Alta Competência
As turbinas a gás têm como suas maiores qualidades a compacticidade 
(relação peso x potência) e a possibilidade de utilizar vários tipos de 
combustíveis, como diesel, querosene de aviação (QAV), gás natural 
e óleo combustível. O fator peso-potência é o que determina sua 
larga aplicação na aviação. Também essa característica, associada à 
flexibilidade no uso de combustíveis, determina o seu uso intensivo 
em plataformas de produção de petróleo.
Como o gás da exaustão de uma turbina ainda contém uma considerável 
quantidade de energia térmica (em torno de 400 ºC), freqüentemente 
ele é utilizado para aquecimento ou geração de vapor.
1.2.4. Ciclo Rankine 
O ciclo Rankine é basicamente uma adaptação do ciclo de Carnot. 
É o mais usado em usinas termelétricas e nucleares. Tem como fluido 
operante a água, que passa à fase de vapor quando aquecida em 
uma caldeira, gerando, dessa forma, trabalho (W). Outros líquidos 
podem ser usados, mas a água é o mais comum. 
Se a expansão ocorrer em uma turbina, por exemplo, esta pode ser 
usada para acionar equipamentos rotativos, como geradores elétricos 
e compressores. Nesse caso, o vapor que deixa a turbina condensa-
se e a água é bombeada de volta à caldeira. Outro exemplo prático 
do ciclo é a locomotiva a vapor, em que a turbina é substituída por 
pistões a vapor. A seguir é mostrada a visão esquemática do ciclo.
TurbinaCaldeira
C
o
n
d
en
sa
d
o
r
Q23
W12
Bomba
Q41
W34
1
2
3
4
Esquema do ciclo Rankine
29
Capítulo 1. Máquinas térmicas
As turbinas a vapor têm vasta aplicação na indústria da 
energia, principalmente na área de refinarias e petroquímicas. 
Em alguns FPSOs (Floating Production Storage Offloading) elas 
são usadas para geração de energia elétrica e acionamento de 
bombas e compressores.
1.2.5. Turbo-expansores
Os turbo-expansores são turbinas que utilizam gases provenientes 
de processos químicos que ainda contenham quantidade de energia 
térmica suficiente para gerar trabalho (W) mecânico quando 
expandidos nestas. São largamente utilizados em refinarias, 
petroquímicas e unidades de produção de gasolina natural.
1.3. Sistemas auxiliares de um motor a combustão interna do 
ciclo Otto
Os sistemas de um motor a combustão interna do ciclo Otto (gasolina 
ou álcool) necessitam para o seu funcionamento de sistemas auxiliares 
que desempenham funções diversas, como por exemplo:
Sistema de combustível;•	
Sistema de ignição;•	
Sistema de arrefecimento;•	
Sistema de lubrificação.•	
1.3.1 Sistema de combustível 
É o sistema responsável por introduzir o combustível no motor, 
misturando-o com ar. Em um motor movido à gasolina, a alimentação 
é feita através de um carburador ou através de injetores de gasolina 
colocados diretamente no coletor de admissão do motor.
a) Carburação
Entendemos por carburação o processo no qual a mistura ar/
combustível é produzida com o objetivo de gerar uma combustão 
otimizada. Cabe também à carburação suprir o motor com a vazão 
30
Alta Competência
adequada de combustível para cada regime de funcionamento do 
mesmo. Para a gasolina, a relação ideal está na faixa de 15 partes de 
ar para uma de combustível e para o álcool 9. Valores mais baixos que 
estes indicam uma mistura rica, que provoca maior consumo e mais 
poluição. Misturas pobres - muito ar - geram perda de potência. 
b) Sistema de combustível a carburador
A ilustração a seguir mostra os principais componentes de um 
carburador típico.
Borboleta de aceleração
Agulha de ajuste
(marcha lenta)
Circuito de baixa
(marcha lenta)
Gigle principal
Bomba de aceleração
Agulha de
 entrada
Entrada de
 gasolina
Cuba
Bóia
Vent
Emulsionador
(compensador)
Alimentador
Afogador
Difusor (venturi)
secundário
Difusor (venturi)
principal
Mistura atomazida
Componentes de um carburador típico
O combustível é recebido na cuba fornecido por uma bomba que o 
movimenta a partir de um reservatório. Um sistema de bóia e agulha 
mantém o nível da cuba constante. O acionamento do acelerador atua 
na abertura da válvula-borboleta de controle do fluxo, permitindo 
um aumento da vazão de ar que passa pelo venturi. Uma depressão é 
formada no centro,arrastando o combustível e formando uma mistura 
atomizada que é direcionada para a admissão do motor. Na condição 
de marcha lenta, onde a válvula-borboleta de aceleração está fechada, 
a alimentação se faz por um circuito alternativo. Em condições de 
aceleração, um fluxo adicional de combustível é requerido, sendo este 
fornecido por um dispositivo que força uma injeção por um circuito 
independente. O afogador permite o enriquecimento da mistura, 
requerido quando o motor está frio, facilitando a sua partida
31
Capítulo 1. Máquinas térmicas
c) Sistema de combustível a injeção 
A evolução dos sistemas de alimentação fez com que o carburador 
fosse sendo substituído por um sistema de injeção direta, controlado 
eletronicamente. Esse sistema garante que o motor receba somente o 
volume de combustível de que necessita para um melhor desempenho 
no regime em que está sendo solicitado.
Nos sistemas de injeção eletrônica, todos os componentes são 
controlados por um módulo eletrônico central, que recebe várias 
informações do funcionamento do motor via sensores elétricos, tais 
como: rotação, fluxo de ar, ângulo de posição do eixo, posição da 
válvula-borboleta, temperaturas e pressões, entre outros. O esquema 
a seguir descreve o funcionamento desse sistema.
B
Ar
Controle de 
Vazão
P
Tanque de 
combustível
Módulo
eletrônico
de controle
Sensores
Velas
Mistura
Bico injetor
Sistema de injeção eletrônica
32
Alta Competência
Uma bomba elétrica de combustível mantém uma pressão constante 
na entrada dos bicos injetores, que são acionados para abrir e dosar 
a quantidade de combustível determinada pela central, que também 
controla o sistema de ignição.
Um sistema de injeção tem como principais componentes: 
Bico injetor•	 : controla o volume de combustível, atuando através 
de comandos enviados pela “unidade comando eletrônico”;
Regulador de pressão•	 : atua como limitador de pressão de 
combustível de 1 a 2 bar, permitindo o retorno de combustível 
em excesso para o reservatório;
Bomba de combustível•	 : possui acionamento elétrico. Sua 
operação independe da rotação do motor, mantendo assim o 
sistema sem flutuações de pressão;
Atuador de marcha lenta•	 : tem a função de controlar a vazão 
de ar em regime de marcha lenta, permitindo, assim, controle 
da rotação em qualquer instante de funcionamento do motor;
Unidade de comando eletrônico•	 : é o centro de operação de 
todos os componentes do sistema de alimentação de combustível. 
Tem a função de monitorar e analisar os dados enviados pelos 
sensores, sinalizando ao injetor, e em alguns casos ao sistema de 
ignição, as condições de trabalho (W) solicitadas pelo motor.
33
Capítulo 1. Máquinas térmicas
Uma forma de se aproveitar parte da energia 
rejeitada por um motor de combustão interna é 
acoplar turbinas acionadas pelos gases de escape. 
Esse processo é chamado de turboalimentação. 
Os gases que saem da câmara de explosão possuem 
temperatura elevada e certa pressão e a turbina 
converte parte dessa energia mecânica. A função é 
aumentar a capacidade de admissão de ar no motor, 
uma vez que este sendo admitido a uma pressão maior 
que a atmosférica permite que uma maior massa de 
ar seja admitida, gerando maior potência. A seguir, 
é apresentado um esquema de funcionamento do 
dispositivo. O recurso da turboalimentação pode ser 
utilizado tanto em motores do ciclo Otto como nos 
de ciclo Diesel.
VOCÊ SABIA??
Coletor
de escape
Coletor
de admissão
Intercooler
Atuador
Regulador
Válvula
de alívio
Rotor de escape Turbo
Rotor de compressor
Filtro de ar
1.3.2. Sistema de ignição
O sistema de ignição é um sistema elétrico que tem a função de 
gerar uma centelha no interior da câmara de combustão, que dá 
início a queima da mistura combustível - ar. 
34
Alta Competência
A centelha é gerada no interior da câmara de combustão, dando 
início a queima da mistura combustível - ar. Essa centelha é formada 
na vela - um eletrodo que abre um arco voltaico quando submetido 
à alta tensão, obtida por um circuito elétrico composto por uma 
bateria, uma bobina que eleva a tensão e um distribuidor para as 
velas no momento requerido. 
No esquema a seguir são mostrados os componentes principais do 
sistema: 
+
3
7
1
R
V
2
6
5
4
Sistema de ignição
1- bateria, 2- comutador de ignição, 3- bobina de ignição, 
4- distribuidor de ignição, 5- condensador de ignição, 
6- platinado, 7- velas de ignição, Rv- pré-resistor.
O momento em que o sistema de ignição dispara a centelha na 
vela é de suma importância para o funcionamento de um motor 
a gasolina. É o chamado ponto de ignição. Como a queima não 
é instantânea, o sistema promove uma antecipação da centelha 
em relação ao ponto morto superior do cilindro, ou seja, quando 
a pressão interna deveria atingir o seu valor máximo requerido, 
otimizando o trabalho (W) gerado. Assim, essa antecipação tem um 
momento ótimo e o desvio em relação a esse valor produz efeitos 
indesejáveis ao funcionamento/integridade do motor. 
Quando a antecipação – medida em graus em relação ao Ponto Morto 
Superior (PMS) – é excessiva, dizemos que o ponto está adiantado, 
podendo provocar o fenômeno da auto-ignição ou detonação, a 
comumente chamada “batida de pino”. A auto-ignição é uma queima 
descontrolada que pode gerar sérios danos ao motor, como erosão nos 
pistões. Por outro lado, motores atrasados – com pouca antecipação 
da ignição – perdem potência e aquecem acima do normal. 
35
Capítulo 1. Máquinas térmicas
a) Octanagem
O rendimento de um motor do ciclo Otto é diretamente 
proporcional à sua taxa de compressão. Isso quer dizer que 
os motores devem ser construídos com a maior taxa possível. 
Na prática, temos uma limitação a isso, que é a possibilidade de 
ocorrer a auto-ignição da mistura “combustível - ar”, quando as 
condições de “temperatura - pressão” na câmara são elevadas. 
Como dito anteriormente, essa é uma condição indesejável aos 
motores. Assim, o limite da taxa de compressão está vinculado à 
resistência que o combustível tem em iniciar uma auto-ignição. 
Esta propriedade de um combustível pode ser medida e foi 
padronizada, chamada de Octanagem ou Índice de Octana, pois é 
medida em comparação com uma mistura de isoctano com n-heptano. 
Assim, o valor da octanagem de uma gasolina é dado pelo percentual 
de isoctano da mistura equivalente, e quanto maior o valor, maior 
a resistência e, portanto, melhor a gasolina. No Brasil, temos como 
exemplos a gasolina comum, com 87 octanas, e a Premium Podium 
Petrobras, com 95 octanas. Os motores são projetados para atender à 
octanagem média da gasolina fornecida no país.
Tanto a gasolina comum quanto a aditivada tem octanagem 86. Este 
índice é indicado para a maioria da frota de veículos que circulam 
no Brasil. Já a gasolina Premium possui octanagem 91, podendo ser 
utilizada em qualquer veículo. Embora a octanagem da gasolina 
Premium seja superior a da comum e a da aditivada, não traz nenhum 
benefício se o motor não exigir esse tipo de combustível (alta taxa de 
compressão, com monitoramento eletrônico, injeção multiponto e 
projetados para gasolinas de alta octanagem).
36
Alta Competência
O teor de álcool na gasolina é objeto de Lei 
Federal e de responsabilidade da Agência Nacional 
de Petróleo – ANP. No Brasil, com exceção do Rio 
Grande do Sul, é utilizada uma mistura de 76% de 
gasolina e 24% de álcool etílico (etanol). É uma 
gasolina única no mundo.
No Brasil, também se mistura etanol à gasolina, na 
forma de 24% de etanol anidro, a 99,6 ºGay-Lussac (GL) 
e 0,4% de água, formando uma mistura “gasohol” com 
o objetivo de aumentar a octanagem da gasolina.
VOCÊ SABIA??
1.3.3. Sistema de arrefecimento
Menos de uma quarta parte da energia caloríficadesenvolvida em 
um motor do ciclo Otto é convertida em trabalho (W) útil. O calor 
restante deve ser dissipado para que nenhum dos componentes do 
motor aqueça a ponto de ser danificado.
Quando se pisa fundo no acelerador, cerca de 36% do calor são 
descartados pelo escapamento, 7% são consumidos em atritos 
internos que são absorvidos pelo óleo de lubrificação e 33% 
dissipam-se no sistema de arrefecimento, antes chamado de sistema 
de refrigeração. O circuito fechado de arrefecimento é composto por 
uma bomba, uma válvula termostática que controla a temperatura, 
mangueiras e camisas no bloco do motor para condução do líquido 
de arrefecimento, e um radiador que troca calor com o ar externo.
37
Capítulo 1. Máquinas térmicas
Os tipos de sistemas de arrefecimento são:
Sistema de
refrigeração a ar
Nesse sistema, os cilindros do motor (às vezes, também, o cárter) 
possuem aletas que aumentam a superfície de contato com o ar, 
permitindo uma melhor troca de calor com o meio.
Sistema de
arrefecimento a 
água
Nesse sistema, a água é utilizada como condutora de calor 
entre o motor e o ar atmosférico. A refrigeração é obtida pelo 
forte calor da água em contato com o exterior dos cilindros e do 
cabeçote. Com isso, a temperatura do motor fica estabilizada e o 
seu funcionamento mais regular.
Sistema de 
arrefecimento 
natural – 
Termossifão
Nesse sistema, não há uma bomba, a circulação de água é 
feita naturalmente pela diferença de densidade entre a água 
fria (menos densa) do motor e a água quente (mais densa) do 
radiador. Esse tipo de circulação é chamado de Termossifão.
Sistema de 
circulação forçada 
por bomba
Nesse sistema, há uma bomba que agiliza a circulação, resultando 
em uma menor diferença de temperatura nas extremidades do 
radiador e menos riscos de congelamento no inverno. Entretanto, 
quando o motor é acionado, a água fria entra imediatamente em 
circulação e o aquecimento do motor é mais lento.
1.3.4. Sistema de lubrificação
A função do óleo no motor não consiste apenas em reduzir o atrito 
e o desgaste dos componentes móveis, mas também exerce função 
de selagem (atua nos anéis do pistão selando os gases da câmara de 
combustão), de dissipar o calor, de diminuir a corrosão e absorver 
alguns dos resíduos nocivos da combustão. 
O óleo encontra-se no cárter, na parte inferior do motor, e é enviado 
por uma bomba para os apoios principais através de um filtro. 
O bloco do motor dispõe de uma série de ranhuras que conduzem o 
óleo para os mancais, cilindros, conjunto de válvulas de admissão e 
descarga, entre outros. O resfriamento do óleo é normalmente feito 
no cárter por troca com ambiente externo, sendo que em motores de 
alta performance é utilizado um radiador específico. 
38
Alta Competência
a) Lubrificantes
Os óleos lubrificantes para motores possuem, entre outras, as 
seguintes propriedades:
Viscosidade: caracteriza as particularidades de escoamento do 
óleo. Ela é modificada com a temperatura; nesse sentido, quanto 
mais quente está o óleo, menor a viscosidade. A viscosidade ainda 
deve ser suficiente para assegurar um atrito líquido a temperaturas 
de funcionamento das peças do motor entre 353 °K e 423 °K (80 a 
150 °C).
Ponto de combustão: a temperatura na qual o óleo emite vapores 
suscetíveis de serem inflamados. O ponto de combustão deve ser 
o mais elevado possível, evitando fugas por vaporização quando 
em contato com as partes inferiores do pistão do motor quente. 
A temperatura de combustão é geralmente superior a 493 °K 
(220 °C) para os óleos finos, e para os óleos espessos, ela ultrapassa 
253 °K (250 °C).
Ponto de congelamento: o óleo, a uma determinada temperatura, 
não escorre mais de uma proveta quando esta é inclinada. O ponto 
de congelamento deve ser o mais baixo possível, facilitando, assim, 
que o motor entre em movimento após um tempo prolongado sob 
temperaturas muito baixas.
Os lubrificantes devem possuir também características detergentes, 
que contribuem para manter a limpeza interna do motor, anti-
corrosivos e contra formação de borras e depósitos nas partes internas 
nos motores.
39
Capítulo 1. Máquinas térmicas
Os tipos de sistemas de lubrificação são:
Lubrificação por 
salpico
Nesse sistema, as cubas colocadas perto da passagem de cada 
biela são alimentadas por uma bomba de óleo. As bielas possuem 
uma colher (pescador) que apanha o óleo que passa pela cuba; por 
inércia, o óleo penetra em seguida na biela e lubrifica o moente.
Lubrificação por 
pressão
Nesse sistema, o óleo chega aos mancais sob pressão, sendo 
canalizado até aos moentes para lubrificar as bielas. Tanto os 
mancais quanto as bielas não possuem ranhuras de lubrificação, 
com exceção de algumas câmaras de óleo curtas que não 
desembocam no exterior.
Lubrificação por 
projeção
Nesse sistema, a lubrificação ocorre sob pressão de todos os 
mancais e a lubrificação das bielas por um jato de óleo, que 
intensifica a penetração do mesmo no interior da biela.
Lubrificação por 
mistura
Nesse sentido, o óleo é misturado com o combustível penetrando 
no motor, proporcionalmente ao consumo do mesmo.
Lubrificação por 
cárter seco
Nesse sistema, o óleo fica em um reservatório independente, 
sendo introduzido sob pressão nos elementos a lubrificar. O óleo 
que tende a se acumular no fundo do cárter é aspirado por uma 
segunda bomba, chamada bomba de retorno, que o remete ao 
reservatório.
40
Alta Competência
1) Qual é a função de um sistema de ignição?
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
2) Qual a diferença entre ciclo teórico e ciclo real?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
3) Complete:
a) O ciclo _______________ caracteriza um motor térmico ideal em 
que a perda de calor para o exterior é mínima e, portanto, apresenta 
o máximo rendimento entre os ciclos.
b) O ciclo _____________ representa o funcionamento dos motores 
de combustão interna cuja principal aplicação é a propulsão dos 
automóveis.
c) O ciclo ______________ aplica-se aos motores lentos estudados 
para a propulsão dos barcos.
d) O ciclo _______________ usa a água, que passa à fase vapor quando 
aquecida em uma caldeira e se expande para gerar trabalho. 
e) O ciclo _______________ utiliza um gás contendo energia térmica 
que se expande em uma turbina, gerando trabalho.
1.4. Exercícios
41
Capítulo 1. Máquinas térmicas
4) Qual a diferença entre sistema de carburação e injeção?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
5) Relacione as características apresentadas na primeira coluna com 
os tipos de sistemas de arrefecimento e lubrificação listados na 
segunda coluna: 
( 1 ) O óleo fica em um reservatório in-
dependente, sendo introduzido sob 
pressão nos elementos a lubrificar.
( ) Sistema de 
lubrificação 
por projeção.
( 2 ) O óleo é misturado com o combustí-
vel, penetrando no motor proporcio-
nalmente ao consumo do mesmo.
( ) Sistema de 
lubrificação 
por salpico.
( 3 ) O óleo chega aos mancais sob pres-
são, sendo canalizado até aos mo-
entes para lubrificar as bielas.
( ) Sistema de 
lubrificação 
por mistura. 
( 4 ) A lubrificação ocorre sob pressão 
de todos os mancais e a lubrifica-
ção das bielas por um jato de óleo. 
( ) Sistema de 
lubrificação 
por cárter 
seco.( 5 ) As cubas colocadas perto da passa-
gem de cada biela são alimentadas 
por uma bomba de óleo.
( ) Sistema de 
lubrificação 
por pressão.
42
Alta Competência
6) Marque a alternativa correta.
a) Neste sistema, a água é utilizada como condutor de calor entre 
o motor e o ar atmosférico.
( ) Sistema de refrigeração a ar.
( ) Sistema de arrefecimento a água.
( ) Sistema de circulação forçada por bomba.
b) Neste sistema, os cilindros do motor (às vezes, também, o cárter) 
possuem aletas que aumentam a superfície de contato com o ar.
( ) Sistema de refrigeração a ar.
( ) Sistema de arrefecimento a água. 
( ) Sistema de circulação forçada por bomba.
c) Neste sistema, há uma bomba que agiliza a circulação, resultan-
do em uma menor diferença de temperatura nas extremidades do 
radiador e menos riscos de congelamento no inverno.
( ) Sistema de arrefecimento natural – Termossifão.
( ) Sistema de arrefecimento a água. 
( ) Sistema de circulação forçada por bomba.
d) Neste sistema, não há uma bomba, a circulação de água é feita 
naturalmente pela diferença de densidade entre a água fria do 
motor e a água quente do radiador.
( ) Sistema de refrigeração a ar.
( ) Sistema de arrefecimento natural – Termossifão.
( ) Sistema de circulação forçada por bomba.
43
Capítulo 1. Máquinas térmicas
7) Correlacione as colunas, identificando os principais sistemas de 
um motor ciclo Otto.
A) Sistema de 
combustível
( ) A função do óleo no motor não 
consiste apenas em reduzir o atrito e 
o desgaste dos componentes móveis, 
mas também exerce função de selagem 
(atua nos anéis do pistão, selando os 
gases da câmara de combustão), de 
dissipar o calor, de diminuir a corrosão 
e absorver alguns dos resíduos nocivos 
da combustão.
B) Sistema de 
ignição
( ) É um sistema que tem a função de dis-
sipar o calor restante resultante do pro-
cesso de conversão de energia para que 
nenhum dos componentes do motor 
aqueça ao ponto de ser danificado.
C) Sistema de 
arrefecimento
( ) É um sistema elétrico que tem a função 
de gerar uma centelha no interior da 
câmara de combustão, que dá início à 
queima da mistura combustível - ar.
D) Sistema de 
lubrificação
( ) É o sistema responsável por introduzir 
o combustível no motor, misturando-o 
com ar. Em um motor movido a gasoli-
na, a alimentação é feita através de um 
carburador ou através de injetores de 
gasolina colocados.
44
Alta Competência
Afogador - dispositivo no painel do veículo, o qual enriquece a mistura de ar + 
combustível.
Aleta - chapa paralela, presa às carcaças dos motores com o objetivo de aumentar 
a área de contato com o ar para o resfriamento.
ANP - Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis.
Biela - peça responsável pela transferência do movimento alternativo em rotativo. 
Cárter - o cárter de um motor é em ferro fundido ou em alumínio fundido. Forma 
a parte principal do bloco do motor e contém o virabrequim, o eixo de cames 
(motor de válvulas laterais) e a bomba de óleo. As extremidades do cárter têm 
freqüentemente garras destinadas à fixação do motor. As paredes extremas e as 
divisórias internas suportam os mancais do virabrequim.
Cilindrada - medida do volume deslocado de um motor de combustão interna a 
pistão. É obtido pelo produto do diâmetro pelo curso dos pistões, multiplicado 
pelo número de cilindros do motor.
Combustão - reação química entre uma substância (o combustível) e um gás (o 
comburente), geralmente o oxigênio, para liberar.
Fluido operante - em uma máquina térmica, tem o papel de receber o calor e liberar 
o trabalho. Várias substâncias podem ser usadas como fluido operante, mas os mais 
usados nos equipamentos industriais são a água, o ar e os hidrocarbonetos. 
FPSO - Floating Production Storage Offloading. Sistema Flutuante de Produção, 
Armazenamento e Transferência.
GL - Gay-Lussac.
Mancal - suporte do rolamento nos eixos dos motores.
Moente - pino do eixo manivela.
Pistão - peça móvel do motor responsável por movimentar o eixo manivela.
PMS - Ponto Morto Superior.
Proveta - recipiente cilíndrico de vidro encontrado em laboratórios.
QAV - querosene de aviação.
Ranhura - pequenos canais onde corre o óleo lubrificante.
Trabalho (W) - para fins da termodinâmica, trabalho é a energia que passa de um 
corpo para outro devido à ação de uma força.
1.5. Glossário
45
Capítulo 1. Máquinas térmicas
Válvula-borboleta - válvula responsável por dosar a quantidade de ar na entrada 
da câmara de combustão.
Venturi - estreitamento do tubo no qual é criada uma depressão onde o ar suga o 
combustível.
Viscosidade - propriedade dos fluidos correspondente ao transporte microscópico 
de quantidade de movimento por difusão molecular.
46
Alta Competência
ALMEIDA, Silvio Carlos Anibal de. Motores de Combustão Interna. Apostila. Rio 
de Janeiro: UFRJ. Disponível em: <http://mecanica.scire.coppe.ufrj.br/util/
b2evolution/media/silvio/apmotoresMCI05_01.pdf>. Acesso em: 29 set 2008.
CARBONE, Luis. Máquinas Térmicas. Rio de Janeiro: CEFET/RJ, 1993.
RIBEIRO, Almir Francisco. Refrigeração e Ar condicionado. Apostila. Petrobras. Rio 
de Janeiro: 2004.
VAN WYLEN, Gordon & SONNTAG, Richard E. Fundamentos da Termodinâmica. 
São Paulo: Editora Edgard Blücher Ltda., 1998. 
1.6. Bibliografia
47
Capítulo 1. Máquinas térmicas
1) Qual é a função de um sistema de ignição?
Esse sistema elétrico tem a função de gerar uma centelha no interior da câmara de 
combustão, que dá início a queima da mistura combustível - ar.
2) Qual a diferença entre ciclo teórico e ciclo real?
No ciclo teórico temos ausência de fricção, equilíbrio em todos os processos e 
não há perda de energia para o meio externo. Já no ciclo real há fricção, tempo 
insuficiente para equilíbrio e perdas de energia.
3) Complete:
O ciclo de Carnot caracteriza um motor térmico ideal em que a perda de calor 
para o exterior é mínima e, portanto, apresenta o máximo rendimento entre 
os ciclos.
O ciclo Otto representa o funcionamento dos motores de combustão interna cuja 
principal aplicação é a propulsão dos automóveis.
O ciclo Diesel aplica-se aos motores lentos estudados para a propulsão dos barcos.
O ciclo Rankine usa a água, que passa à fase vapor quando aquecida em uma 
caldeira e se expande para gerar trabalho. 
O ciclo Brayton utiliza um gás contendo energia térmica que se expande em uma 
turbina, gerando trabalho.
4) Qual a diferença entre sistema de carburação e injeção?
No sistema de carburação, a mistura ar/combustível começa no carburador e 
termina no interior da câmara de combustão do motor. Já no sistema por injeção, 
todos os componentes são controlados por um módulo eletrônico central, que 
recebe várias informações do funcionamento do motor via sensores elétricos, 
permitindo que o motor receba somente o volume necessário de combustível.
1.7. Gabarito
48
Alta Competência
5) Relacione as características apresentadas na primeira coluna com os tipos de 
sistemas de arrefecimento e lubrificação listados na segunda coluna: 
( 1 ) O óleo fica em um reservatório independente, 
sendo introduzido sob pressão nos elementos 
a lubrificar.
( 5 ) Sistema de 
lubrificação por 
projeção.
( 2 ) O óleo é misturado com o combustível, 
penetrando no motor proporcionalmente ao 
consumo do mesmo.
( 4 ) Sistema de 
lubrificação por 
salpico.
( 3 ) O óleo chega aos mancais sob pressão, sendo 
canalizado até aos moentes para lubrificar as 
bielas.
( 2 ) Sistema de 
lubrificação por 
mistura. 
( 4 ) A lubrificação ocorre sob pressão de todos 
os mancais e a lubrificação das bielas por um 
jato de óleo. 
( 1 ) Sistema de 
lubrificação por 
cárter seco.
( 5 ) As cubas colocadas pertoda passagem de 
cada biela são alimentadas por uma bomba de 
óleo.
( 3 ) Sistema de 
lubrificação por 
pressão.
6) Marque a alternativa correta.
a) Neste sistema, a água é utilizada como condutor de calor entre o motor e o ar 
atmosférico.
( ) Sistema de refrigeração a ar.
( X ) Sistema de arrefecimento a água.
( ) Sistema de circulação forçada por bomba.
b) Neste sistema, os cilindros do motor (às vezes, também, o cárter) possuem aletas 
que aumentam a superfície de contato com o ar.
( X ) Sistema de refrigeração a ar.
( ) Sistema de arrefecimento a água. 
( ) Sistema de circulação forçada por bomba.
c) Neste sistema, há uma bomba que agiliza a circulação, resultando em uma 
menor diferença de temperatura nas extremidades do radiador e menos riscos de 
congelamento no inverno.
( ) Sistema de arrefecimento natural – Termossifão.
( ) Sistema de arrefecimento a água. 
( X ) Sistema de circulação forçada por bomba.
d) Neste sistema, não há uma bomba, a circulação de água é feita naturalmente pela 
diferença de densidade entre a água fria do motor e a água quente do radiador.
( ) Sistema de refrigeração a ar.
( X ) Sistema de arrefecimento natural – Termossifão.
( ) Sistema de circulação forçada por bomba.
49
Capítulo 1. Máquinas térmicas
7) Correlacione as colunas, identificando os principais sistemas de um motor 
ciclo Otto.
A) Sistema de 
combustível
( D ) A função do óleo no motor não consiste apenas em 
reduzir o atrito e o desgaste dos componentes móveis, 
mas também exerce função de selagem (atua nos anéis 
do pistão, selando os gases da câmara de combustão), de 
dissipar o calor, de diminuir a corrosão e absorver alguns 
dos resíduos nocivos da combustão.
B) Sistema de 
ignição
( C ) É um sistema que tem a função de dissipar o calor 
restante resultante do processo de conversão de energia 
para que nenhum dos componentes do motor aqueça ao 
ponto de ser danificado.
C) Sistema de 
arrefecimento
( B ) É um sistema elétrico que tem a função de gerar uma 
centelha no interior da câmara de combustão, que dá 
início à queima da mistura combustível - ar.
D) Sistema de 
lubrificação
( A ) É o sistema responsável por introduzir o combustível no 
motor, misturando-o com ar. Em um motor movido a 
gasolina, a alimentação é feita através de um carburador 
ou através de injetores de gasolina colocados.
C
ap
ít
u
lo
 2
Refrigeração
Ao final desse capítulo, o treinando poderá:
• Definir máquinas de refrigeração; 
• Distinguir os diferentes ciclos da refrigeração;
• Reconhecer os conceitos básicos relacionados à refrigeração.
52
Alta Competência
Capítulo 2. Refrigeração 
53
2. Refrigeração
Refrigeração não é um processo de adição de frio, como normalmente se pensa, mas sim, a remoção natural ou artificial do calor de um corpo. Esta aplicação é utilizada na preservação 
de alimentos desde muito tempo. Foi importante no desenvolvimento 
do comércio, pois conservava os produtos sujeitos à deterioração.
2.1. Máquinas de refrigeração
Equipamentos construídos no intuito de refrigerar ou 
condicionar o ar, permitindo a troca de calor entre substâncias 
e ambientes de temperaturas diferentes, são chamados de 
máquinas de refrigeração.
Nas plataformas de produção de petróleo offshore da Petrobras, 
situadas na Bacia de Campos, os tipos de sistemas de climatização 
mais utilizados são o de expansão indireta (chiller) e o de expansão 
direta (self-contained).
2.2. Ciclos por compressão e absorção
O processo de remover calor de um corpo é realizado por meio 
de um ciclo termodinâmico. A partir desse ciclo, o calor é extraído 
do ambiente a ser refrigerado e em seguida é enviado para o 
ambiente externo.
Dentre os ciclos de refrigeração, os ciclos por compressão e por 
absorção são os mais utilizados.
2.2.1. Ciclo por compressão
O ciclo de Carnot é um ciclo ideal e, portanto, pode funcionar de 
forma invertida. Assim, se ao invés de retirarmos trabalho (W) de 
uma fonte quente, adicionarmos trabalho (W) ao ciclo, o calor será 
movido da fonte fria para a fonte quente e teremos o princípio usado 
nos sistemas de refrigeração. Um ciclo de refrigeração é operado 
por meio de condensador, válvula de expansão e evaporador. 
Esses componentes são mostrados no esquema a seguir:
54
Alta Competência
Calor
Condensador
Evaporador
C
o
m
p
re
ss
o
r
Tr
ab
al
h
o
V
ál
vu
la
 d
e 
ex
p
an
sã
o
Esquema de um ciclo de refrigeração
No ciclo por compressão, a elevação da pressão do refrigerante é 
conseguida por meio de um compressor que requer trabalho (W), 
ou seja, ao introduzir o trabalho (W) externo, por intermédio do 
compressor, a pressão do fluido refrigerante é elevada à forma 
de gás, que se torna liquido quando resfriado no condensador. 
Convém mencionar que o fluido operante no ciclo por compressão 
possui propriedades específicas que permitem maximizar o 
rendimento do ciclo. Chamado de fluido ou gás de refrigeração, o 
mais comumente utilizado é o Freon, nome comercial para os gases 
com base nos clorofluorcarbonos, ou CFCs.
A transformação de expansão ocorre em uma válvula que, reduzindo 
a pressão, faz com que o refrigerante retorne para o seu estado 
gasoso removendo calor da fonte fria por intermédio do evaporador. 
Entende-se por fonte fria o meio que se deseja resfriar.
Tanto o condensador quanto o evaporador são trocadores de calor 
que podem ser do tipo colméia ou do tipo casco e tubos. Em sistemas 
domésticos, como geladeiras e aparelhos de ar condicionado, as 
trocas de calor ocorrem entre o gás refrigerante e o ar externo no 
condensador e entre o gás refrigerante e o ar do meio refrigerado no 
evaporador, normalmente do tipo colméia - radiadores.
Capítulo 2. Refrigeração 
55
Nos sistemas industriais, como em plataformas, é comum o uso da 
troca “gás - refrigerante - água” em condensadores e evaporadores 
casco tubo, em sistemas de ar condicionado que utilizam a água 
gelada como fluido secundário, os chamados chillers. Assim, a 
água gelada é conduzida por tubulações isoladas aos ambientes, 
onde alimenta um conjunto “radiador - ventilador” (fan-coil) que 
resfria o ar.
Observe nas ilustrações a seguir alguns componentes dos sistemas de 
refrigeração.
Chiller
Condensador com 
válvula termostática
56
Alta Competência
Escapamento
ajustável
Ventoinha
Tambique
Ventilador
Compressor
Mola do 
condensadorMola do 
evaporadorFiltro
Sensor do
termostato
Grade 
frontal
Painel de
controle
Condicionador de ar doméstico
Fan coil
2.2.2. Ciclo por absorção
O ciclo de refrigeração por absorção é similar ao ciclo de refrigeração 
a vapor, sendo que a etapa de compressão é substituída por um 
processo químico. Esse ciclo é operado a calor, isto é, a maior parte 
da operação está associada com o fornecimento de calor que libera o 
vapor do líquido de alta pressão.
Capítulo 2. Refrigeração 
57
No sistema de absorção, podemos citar os seguintes componentes:
Absorvedor•	 : onde o fluido (gás) é misturado a uma solução 
líquida (ex.: água + amônia); 
Bomba•	 : para manter o fluxo e aumentar a pressão da 
mistura líquida; 
Gerador•	 : onde o fluido (gás) é separado da mistura a alta 
pressão. 
A energia externa vem em forma de calor. Este é adicionado ao 
gerador para liberação do fluido. A remoção do calor acontece no 
absorvedor durante a mistura. Uma válvula redutora mantém a 
diferença de pressão entre o gerador e o absorvedor. Assim, é possível 
a geração de frio a partir do fornecimento de calor.
Gerador
Absorvedor
C
D
Wbs
B
A
Qab
Qge Ambiente
Quente
Tq
Qq
Tf
Qf
Ambiente
Frio
Esquema de sistema de absorção
2.3. Frio industrialFrio industrial é a utilização de equipamentos para reduzir a 
temperatura ambiente a valores requeridos pelo processo onde 
é aplicado.
58
Alta Competência
2.3.1. Aplicações do frio industrial
Atualmente, são inúmeras as aplicações do frio, que é aproveitado 
praticamente em todos os ramos da atividade humana. Assim, 
podemos citar:
Setores Aplicações
Indústria de 
alimentos
Manufatura, tratamento térmico, armazenagem e transporte de 
alimentos.
Fabricação de gelo Gelo em blocos, seco, pista de patinação. 
Indústria de 
construção
Estruturas de concreto (barragens, fundações etc.), congelamento 
do solo para abertura de poços e túneis, e consolidação de 
fundações abaladas.
Metalurgia
Tratamento térmico de aços rápidos, redução do endurecimento 
de certas ligas (alumínio), refrigeração de ferramentas durante o 
corte, ligação de peças mecânicas por contração etc.
Indústria química
Remoção de calor em reações químicas exotérmicas, separação 
de misturas de líquidos e gases, e solidificação de materiais etc.
Condicionamento 
do ar
Refrigeração de residências, escritórios, fábricas, transportes, 
recreação, hospitais etc., para refrigeração de minas 
profundas etc.
Medicina
Congelamento de peças anatômicas, conservação de cadáveres 
(morgues), elaboração do plasma sanguíneo, cultura de fungos 
(antibióticos), na fabricação da insulina etc.
2.4. Fluidos refrigerantes
As substâncias químicas responsáveis pelo transporte de energia 
num ciclo de refrigeração são chamadas de fluidos refrigerantes. 
Essas substâncias, utilizadas em todos os equipamentos de 
refrigeração por compressão têm como função absorver energia 
térmica do meio. 
Capítulo 2. Refrigeração 
59
2.5. Gases refrigerantes
As substâncias que absorvem grande quantidade de calor ao passarem 
do estado líquido para o gasoso são chamadas de gases refrigerantes. 
Para que haja essa absorção, é necessária a presença de uma fonte 
extra que efetue a troca de calor (água ou ar). A absorção ocorre 
justamente com a mudança de fase do fluido.
Observe, na tabela a seguir, alguns exemplos de gases refrigerantes 
e sua aplicação.
Refrigerante
Família 
Química
ODP GWP Lubrificante Aplicação
R-11 CFC 1,0 1,0 -
Limpeza 
(solvente)
R-141b HCFC 0,11 0,13 -
Limpeza 
(solvente)
R-12 CFC 1,0 3,06 OM
Frigorífico / Ar 
condicionado
R-134a HFC 0 0,30 POE
Novos 
equipamentos 
/ Retrofit
R-401A (MP 
39)
HCFC - - AB, POE Retrofit
R-409A (FX 
56)
HCFC 0,05 0,31 OM, AB, POE Retrofit
R-22 HCFC 0,055 0,37 OM
Ar 
condicionado / 
Frigorífico
R-407C HFC 0 - POE
Ar 
condicionado
R-413A HFC 0 - OM, AB, POE Retrofit
R-417A HFC 0 - OM, AB, POE Retrofit
 
Exemplos de gases refrigerantes e sua aplicação 
2.6. Condensadores
Tanto o condensador quanto o evaporador são trocadores de calor 
que podem ser tanto do tipo colméia quanto casco tubo. Em sistemas 
domésticos, como geladeiras e aparelhos de ar condicionado, as trocas 
60
Alta Competência
de calor são entre o gás refrigerante e o ar externo no condensador 
e entre o gás refrigerante e o ar do meio refrigerado no evaporador, 
normalmente do tipo colméia - radiadores. 
Nos sistemas industriais, como em plataformas, é comum o uso da 
troca gás refrigerante - água em condensadores e evaporadores 
tipo casco tubos, em sistemas de ar condicionado que utilizam a 
água gelada como fluido secundário, os chamados chillers. Assim, a 
água gelada é conduzida por tubulações isoladas aos ambientes, onde 
alimenta um conjunto radiador - ventilador (fan-coil) que resfria o ar.
Condensador
O condensador tem por finalidade esfriar e condensar o vapor 
superaquecido, proveniente da compressão, nas unidades de 
refrigeração mecânica. Esta operação é feita transferindo-se o 
calor do fluido aquecido para o meio (fonte quente), usando-se, 
para isto, água, ar ou mesmo ar e água em contato. A transmissão 
de calor num condensador verifica-se em três fases distintas: o 
dessuperaquecimento, a condensação e o sub-resfriamento. 
O refrigerante sob pressão e superaquecido entra no condensador 
onde, trocando calor com a água, ar ou água salgada, muda do estado 
de vapor superaquecido para líquido saturado ou sub-resfriado. No 
caso de condensadores a água doce ou salgada, eles são do tipo casco 
tubo. O vapor superaquecido circula através do casco, enquanto a 
água, através dos tubos.
Capítulo 2. Refrigeração 
61
Condensador casco e tubo
O condensador evaporativo constitui-se em uma combinação de uma 
serpentina condensadora com uma torre de arrefecimento de água 
com ar forçado, isto é, um dispositivo onde um fluido frigorígeno é 
condensado e, ao mesmo tempo, a água usada para a sua condensação 
é esfriada.
Um condensador evaporativo é constituído de um circuito de água 
com borrifadores e bomba, um circuito de ar com eliminadores 
de gotas e ventilador, e uma serpentina condensadora para o 
fluido frigorígeno.
Condensador casco e tubo
2.7. Evaporadores
A troca térmica entre o refrigerante e o meio a ser resfriado, seja ele o 
ar ambiente (expansão direta) ou água, salmoura (expansão indireta) 
é feita por meio do evaporador. Uma mistura formada de líquido 
+ vapor circula dentro do evaporador. O refrigerante responsável 
pela absorção de calor do meio a ser climatizado, vaporiza-se até se 
transformar em vapor superaquecido na saída do evaporador.
62
Alta Competência
O efeito refrigerante ocorre dentro do evaporador, conforme o 
refrigerante muda de fase (calor latente de vaporização). A partir 
do momento em que todo refrigerante se transforma em vapor, a 
quantidade de calor absorvido será bem menor, o que ocasionará um 
aumento da temperatura do gás (calor sensível).
Evaporador
2.8. Normas
O Ministério da Saúde publicou algumas normas para garantir a 
qualidade do ar em ambientes climatizados, em interiores, bem como 
os procedimentos mínimos para executar os serviços de higienização 
corretiva de sistemas, de tratamento e distribuição de ar contaminado 
microbiologicamente. Seguem as principais:
Resolução ANVISA – 
RE Nº 176, de 24 de 
outubro de 2000.
Estabelece procedimentos e diretrizes mínimas para 
execução dos serviços de higienização corretiva de 
sistemas, de tratamento e distribuição de ar contaminado 
microbiologicamente.
NBR 14.679, de abril de 
2001.
Estabelece o cumprimento de padrões adequados de 
manutenção, limpeza, operação e controle de modo 
garantir a qualidade do ar para todos os sistemas de 
climatização de ar e da implantação formal do Plano de 
Manutenção, Operação e Controle (PMOC).
Portaria Nº 3.523, de 28 
de agosto de 1998.
Estabelecer critérios que informem a população sobre 
a qualidade do ar interior em ambientes climatizados 
artificialmente de uso público e coletivo.
Capítulo 2. Refrigeração 
63
2.8.1. Outras normas
Além das já mencionadas, podemos citar outras normas aplicáveis ao 
uso de refrigeradores. 
Portaria Nº 3.523, de 28 de agosto de 1998 •	
Esta Portaria é o marco inicial do reconhecimento da “Síndrome do 
Edifício Doente” pelo Governo brasileiro. Alguns autores associam 
a publicação desta portaria à morte de uma autoridade política 
brasileira por contaminação microbiológica através de um sistema 
de climatização de ar, não tendo sido, contudo, comprovado e 
divulgado alguma evidência que associasse esta morte com a possível 
contaminação do sistema.
A priori, as motivações para a publicação desta Portaria eram: 
a preocupação mundial com a Qualidade do Ar em ambientes 
climatizados; a preocupação com a saúde, bem-estar, conforto, 
produtividade e absenteísmo do trabalhador; e os agravos à saúde 
dos trabalhadores relacionados à Síndrome do Edifício Doente. 
Essa Portaria visa estabelecer o cumprimento de padrões adequados 
de manutenção,limpeza, operação e controle de modo garantir a 
qualidade do ar para todos os sistemas de climatização de ar e da 
implantação formal do Plano de Manutenção, Operação e Controle 
(PMOC) em sistemas com capacidade de climatização acima de 5 TR 
(15.000 Kcal/h = 60.000 BTU/h ).
Medidas de segurança e manutenção
O Plano de Manutenção, Operação e Controle (PMOC) - complementa 
a Portaria Nº 3.523 no que diz respeito às recomendações e 
procedimentos de manutenção e limpeza dos sistemas, definindo 
uma periodicidade para algumas tarefas de limpeza e manutenção.
A tabela a seguir mostra a periodicidade de tarefas para alguns 
componentes dos sistemas de climatização.
64
Alta Competência
Componente Periodicidade
Tomada de ar externo
Limpeza mensal ou quando descartável até sua 
liberação (máximo 3 meses).
Unidades filtrantes
Limpeza mensal ou quando descartável até sua 
liberação (máximo 3 meses).
Bandejas de condensado Mensal*.
Serpentina de aquecimento Desencrustação semestral e limpeza trimestral.
Serpentina de resfriamento Desencrustação semestral e limpeza trimestral.
Umidificador Desencrustação semestral e limpeza trimestral.
Ventilador Semestral.
Plenum de mistura/casa de máquinas Mensal.
* Excetuando na vigência de tratamento químico contínuo que passa a respeitar a 
periodicidade do produto utilizado.
Fonte: Resolução ANVISA - RE Nº 9.
Periodicidade de Tarefas do PMOC
Resolução ANVISA - RE Nº 176, de 24 de outubro de 2000•	
Passados dois anos a partir da Portaria Nº 3.523, o Governo brasileiro, 
através do Ministério da Saúde, e de sua Agência de Vigilância 
Sanitária (ANVISA), e com a participação de várias instituições, baixa 
a resolução a RE Nº 176 tendo por metas:
Estabelecer critérios que informem a população sobre • 
a qualidade do ar interior em ambientes climatizados 
artificialmente de uso público e coletivo, cujo desequilíbrio 
poderá causar agravos à saúde dos seus ocupantes;
Instrumentalizar as equipes profissionais envolvidas no • 
controle de qualidade do ar interior, no planejamento, 
elaboração, análise e execução de projetos físicos e nas ações 
de inspeção de ambientes climatizados artificialmente de uso 
público e coletivo.
Capítulo 2. Refrigeração 
65
Essa resolução foi publicada a fim de complementar a Portaria Nº 3523, 
estabelecendo padrões referenciais para a qualidade do ar interior, 
abordando não só a questão do conforto, mas, principalmente, com 
relação aos agentes físicos, químicos e microbiológicos que podem 
acarretar em ambientes nocivos às pessoas expostas. A Resolução 
faz, ainda, um levantamento das principais fontes de contaminação 
biológica e química em ambientes climatizados além de apresentar 
recomendações para a avaliação e controle, através de métodos de 
amostragem e análises dos possíveis contaminantes.
ABNT - NBR 14.679 de abril de 2001• 
A importância desta Norma foi o estabelecimento de padrões e o 
nível de detalhamento abordado nos procedimentos de limpezas 
a serem cumpridos de modo a garantir a perfeita higienização de 
todo o sistema de climatização artificial. Em função do nível de 
detalhamento e especificidade quando a atividade de higienização 
dos sistemas é recomendável que o conteúdo desta NBR seja incluído 
no PMOC das instalações de climatização, atendendo à periodicidade 
estabelecida na RE Nº 176 e em sua revisão a RE Nº 9.
Resolução ANVISA - RE Nº 9, de 16 de janeiro de 2003 • 
Esta resolução Nº 9 da ANVISA tem por objetivo a revisão e 
atualização da antiga RE Nº 176 de 24 de outubro de 2000 
quanto aos “Padrões Referenciais do Ar Interior em Ambientes 
Climatizados Artificialmente de Uso Público e Coletivo, frente ao 
conhecimento e a experiência adquiridos no país nos primeiros 
anos de sua vigência”.
Nesse item são levantados os Padrões Referenciais da RE Nº 9, 
quanto à possível contaminação dos ambientes climatizados 
artificialmente por agentes físicos, químicos e microbiológicos, 
além das recomendações de avaliação e controle destes poluentes, 
através de métodos analíticos. 
66
Alta Competência
66
Apesar da Resolução em questão ter sido publicada em função da 
preocupação mundial com o agravo à saúde por contaminação 
biológica de uma forma geral, através da proliferação de bactérias, 
ácaros, vírus, protozoários etc., a mesma define o Máximo Valor de 
Referência apenas para fungos viáveis, indicando a inaceitabilidade 
aos fungos patogênicos e toxigênicos, sem definir, ou mesmo 
deixar claro se poderiam ser enquadrados como “fungos” outros 
contaminantes microbiológicos. 
Capítulo 2. Refrigeração 
6767
1) O que são máquinas de refrigeração?
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
2) Assinale com C as características pertencentes ao ciclo por 
compressão e A, ao ciclo de absorção: 
( ) A pressão do fluido refrigerante na forma de gás é elevada, 
tornando-se líquido quando resfriado no condensador.
( ) Utiliza uma fonte de calor.
( ) Há um processo químico.
( ) Possui condensadores, evaporadores e compressores.
( ) Há uma válvula que, ao reduzir a pressão, faz com que o 
refrigerante retorne para o seu estado gasoso. 
3) O que é frio industrial? Cite duas aplicações.
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
4) Complete as afirmativas:
a) São substâncias químicas responsáveis pelo transporte de ener-
gia num ciclo de refrigeração:
_____________________________________________________________.
b) São substâncias que absorvem grande quantidade de calor ao 
passarem do estado líquido para o gasoso:
_____________________________________________________________.
c) Caracteriza as particularidades de escoamento do óleo:
_____________________________________________________________.
2.9. Exercícios
68
Alta Competência
68
d) É a temperatura à qual o óleo emite vapores suscetíveis de se-
rem inflamados:
_____________________________________________________________.
e) É quando o óleo, a uma determinada temperatura, não escorre 
mais de uma proveta quando esta é inclinada:
_____________________________________________________________.
5) Qual é a função do condensador e do evaporador?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
6) Relacione as normas apresentadas na primeira coluna com os seus 
respectivos objetivos, listados na segunda coluna: 
( 1 ) R e s o l u ç ã o 
ANVISA – RE 
Nº 176, de 24 
de outubro 
de 2000
( ) Estabelece procedimentos e 
diretrizes mínimas para execução 
dos serviços de higienização 
corretiva de sistemas, de tratamento 
e distribuição de ar contaminado 
microbiologicamente.
( 2 ) NBR 14.679, 
de abril de 
2001
( ) Estabelece o cumprimento de pa-
drões adequados de manutenção, 
limpeza, operação e controle de 
modo a garantir a qualidade do ar 
para todos os sistemas de climatiza-
ção de ar e da implantação formal 
do Plano de Manutenção, Operação 
e Controle (PMOC).
( 3 ) Portaria Nº 
3.523, de 28 
de agosto de 
1998
( ) Estabelecer critérios que informem 
a população sobre a qualidade 
do ar interior em ambientes 
climatizados artificialmente de 
uso público e coletivo.
Capítulo 2. Refrigeração 
6969
7) Paracada componente dos sistemas de climatização, indique a pe-
riodicidade de tarefas, segundo o Plano de Manutenção, Operação e 
Controle (PMOC).
Componente Periodicidade
Tomada de ar externo
Unidades filtrantes
Bandejas de condensado
Serpentina de aquecimento
Serpentina de resfriamento
Umidificador
Ventilador
Plenum de mistura/casa de 
máquinas
70
Alta Competência
ANVISA - Agência Nacional de Vigilância Sanitária.
CFC - Clorofluorcarbono.
Chiller - sistema de climatização de expansão indireta.
Dessuperaquecimento - redução da temperatura do vapor superaquecido para um 
valor aceitável.
Fluido frigorígeno - tipo de fluido utilizado para promover a transferência de calor 
em um sistema de refrigeração que, em temperaturas e pressões mais altas, rejeita 
o calor e o recebe, quando temperatura e pressão estão baixas.
Fluido operante - em uma máquina térmica, tem o papel de receber o calor e liberar 
o trabalho. Várias substâncias podem ser usadas como fluido operante, mas os mais 
usados nos equipamentos industriais são a água, o ar e os hidrocarbonetos.
NBR - Norma Brasileira.
PMOC - Plano de Manutenção, Operação e Controle.
RE - sigla que antecede a uma resolução. Exemplo: “RE Nº 9”.
Self-contained - sistema de climatização de expansão direta.
Trabalho (W) - para fins da termodinâmica, trabalho é a energia que passa de um 
corpo para o outro devido à ação de uma força.
2.10. Glossário
Capítulo 2. Refrigeração 
71
ALMEIDA, Silvio Carlos Anibal de. Motores de Combustão Interna. Apostila. Rio 
de Janeiro: UFRJ. Disponível em: <http://mecanica.scire.coppe.ufrj.br/util/
b2evolution/media/silvio/apmotoresMCI05_01.pdf>. Acesso em: 29 set 2008.
ANVISA. Portaria nº 3.523/GM, de 28 de agosto de 1998. Disponível em: <http://e-
legis.anvisa.gov.br/leisref/public/showAct.php?id=295&word>. Acesso em: 29 de 
set 2008.
ANVISA. Resolução RE nº 9, de 16 de janeiro de 2003. Disponível em:<http://e-legis.
anvisa.gov.br/leisref/public/showAct.php?id=17550&word>. Acesso em: 29 de set 
2008.
ANVISA. Resolução RE nº 176, de 24 de outubro de 2000. Disponível em: <http://e-
legis.anvisa.gov.br/leisref/public/showAct.php?id=7377&word>. Acesso em: 29 
de set 2008.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. Instalações centrais de ar 
condicionado para conforto - Parâmetros básicos de projeto, NBR 6401.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. Sistemas de 
condicionamento de ar e ventilação - Execução de serviços de higienização, 
NBR 14.679. 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. Sistemas de refrigeração, 
condicionamento de ar e ventilação - Manutenção programada, NBR 
13.971/97. 
CARBONE, Luis. Máquinas Térmicas. Rio de Janeiro: CEFET/RJ, 1993.
RIBEIRO, Almir Francisco. Refrigeração e Ar condicionado. Apostila. Petrobras. Rio 
de Janeiro: 2004.
VAN WYLEN, Gordon & SONNTAG, Richard E. Fundamentos da Termodinâmica. São 
Paulo: Editora Edgard Blücher Ltda, 1998. 
2.11 Bibliografia
72
Alta Competência
1) O que são máquinas de refrigeração?
São equipamentos que refrigeraram ou condicionam o ar, permitindo a troca de 
calor entre substâncias e ambientes de temperaturas diferentes.
2) Assinale com C as características pertencentes ao ciclo por compressão e A, ao 
ciclo de absorção: 
( C ) A pressão do fluido refrigerante na forma de gás é elevada, tornando-se 
líquido quando resfriado no condensador.
( A ) Utiliza uma fonte de calor.
( A ) Há um processo químico.
( C ) Possui condensadores, evaporadores e compressores.
( C ) Há uma válvula que, ao reduzir a pressão, faz com que o refrigerante 
retorne para o seu estado gasoso. 
3) O que é frio industrial? Cite duas aplicações.
O frio industrial é a utilização de equipamentos no uso diário, de forma a abaixar 
a temperatura de um corpo da temperatura ambiente até a temperatura de 
congelamento ou até abaixar a temperatura dele aquém da sua temperatura de 
congelamento. Ele pode ser aplicado: na indústria de alimentos, na fabricação 
de gelo, na indústria de construção, na metalurgia, na indústria química, no 
condicionamento do ar, no aquecimento por bomba de calor e na medicina.
4) Complete as afirmativas:
a) São substâncias químicas responsáveis pelo transporte de energia num ciclo de 
refrigeração:
Fluidos refrigerantes.
b) São substâncias que absorvem grande quantidade de calor ao passarem do 
estado líquido para o gasoso:
Gases refrigerantes.
c) Caracteriza as particularidades de escoamento do óleo:
Viscosidade.
d) É a temperatura à qual o óleo emite vapores suscetíveis de serem inflamados:
Ponto de Combustão.
e) É quando o óleo, a uma determinada temperatura, não escorre mais de uma 
proveta quando esta é inclinada:
Ponto de congelamento.
2.12. Gabarito
Capítulo 2. Refrigeração 
73
5) Qual é a função do condensador e do evaporador?
O condensador tem por finalidade esfriar e condensar o vapor superaquecido, 
proveniente da compressão, nas unidades de refrigeração mecânica. Já o 
evaporador tem como função estabelecer a troca térmica entre o refrigerante e o 
meio a ser resfriado.
6) Relacione as normas apresentadas na primeira coluna com os seus respectivos 
objetivos, listados na segunda coluna: 
( 1 ) R e s o l u ç ã o 
ANVISA – RE Nº 
176, de 24 de 
outubro de 2000
( 2 ) Estabelece procedimentos e diretrizes mínimas 
para execução dos serviços de higienização 
corretiva de sistemas, de tratamento e distribuição 
de ar contaminado microbiologicamente.
( 2 ) NBR 14.679, de 
abril de 2001
( 3 ) Estabelece o cumprimento de padrões 
adequados de manutenção, limpeza, operação 
e controle de modo a garantir a qualidade do ar 
para todos os sistemas de climatização de ar e da 
implantação formal do Plano de Manutenção, 
Operação e Controle (PMOC).
( 3 ) Portaria Nº 
3.523, de 28 de 
agosto de 1998
( 1 ) Estabelecer critérios que informem a 
população sobre a qualidade do ar interior 
em ambientes climatizados artificialmente de 
uso público e coletivo.
7) Para cada componente dos sistemas de climatização, indique a periodicidade de 
tarefas, segundo o Plano de Manutenção, Operação e Controle (PMOC).
Componente Periodicidade
Tomada de ar externo Limpeza mensal ou quando descartável até sua 
liberação (máximo 3 meses).
Unidades filtrantes Limpeza mensal ou quando descartável até sua 
liberação (máximo 3 meses).
Bandejas de condensado Mensal.
Serpentina de aquecimento Desencrustação semestral e limpeza trimestral.
Serpentina de resfriamento Desencrustação semestral e limpeza trimestral.
Umidificador Desencrustação semestral e limpeza trimestral.
Ventilador Semestral.
Plenum de mistura/casa de 
máquinas Mensal.
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