Princípios Básicos-Da Industria Química

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COQUI/IF-SERGIPE Professor Dr. Francisco Luiz Gumes Lopes 
Curso Técnico de Nível Médio em Química 
 
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 COORDENAÇÃO DE QUÍMICA 
 
 
Curso Técnico de Nível Médio 
em 
Química 
 
 
 
PRINCÍPIOS BÁSICOS DA 
INDÚSTRIA QUÍMICA 
 
 
MÓDULO I – CONCEITOS FUNDAMENTAIS 
 
 
 
 
 
Professor Dr. Francisco Luiz Gumes Lopes 
 
 
 
Outubro/2013 
 
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1. CONCEITOS BÁSICOS 
 
1.1. INDÚSTRIA QUÍMICA 
 A indústria química, em geral, converte as matérias-primas no seu estado natural em 
uma forma mais útil. Como exemplo pode-se citar a indústria do petróleo que transforma esta 
matéria bruta, sem aplicação comercial nesta forma, em diversos combustíveis. Indústrias que 
transformam madeira em papel e celulose, enxofre em ácido sulfúrico, ar e gás natural em 
amônia e uréia, etc. 
Considerando que as principais fontes de matéria-prima para obtenção de produtos 
intermediários são petróleo, gás natural e carvão mineral, a indústria química do Brasil está 
estruturada de tal forma que a origem encontra-se nos pólos petroquímicos. 
Estes foram implantados, nas décadas de 70 e 80, como conjuntos de indústrias de 
primeira geração (up-stream) e de segunda geração (down-stream) ao mesmo tempo e com 
capacidade para atender a toda demanda necessária para alavancar a indústria química 
brasileira através do fortalecimento da indústria de base. 
Esta forma de organização deu origem a três pólos petroquímicos representantes da 
totalidade das empresas de primeira e segunda geração, são eles: São Paulo (Petroquímica 
União - www.pqu.com.br), Bahia (Pólo Petroquímico de Camaçari - www.coficpolo.com.br) 
e Rio Grande do Sul (Pólo Petroquímico de Triunfo - www.copesul.com.br) e, em fase de 
implantação, Rio de Janeiro. 
 
Figura 1. Vista aérea do Pólo Petroquímico de Camaçari. 
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Figura 2. Vista do Pólo Petroquímico de Camaçari. 
 
São chamados de indústrias de primeira geração aquelas que utilizam matérias-primas 
provenientes do petróleo, principalmente nafta, gás natural e carvão mineral e as transformam 
em produtos petroquímicos básicos, dos quais os principais são: metano, eteno, propeno, série 
dos butenos, petroquímicos cíclicos (benzeno, tolueno, xilenos), metanol, etc. São comumente 
chamadas de Centrais de Matérias-Primas (CPM). 
O processo produtivo das indústrias de segunda geração é caracterizado pela 
transformação das diversas matérias-primas básicas em produtos intermediários, como por 
exemplo monômeros para indústria de plásticos e afins, e intermediários químicos básicos. O 
destino destes produtos são as chamadas indústrias de terceira geração, também conhecidas 
como indústrias de transformação. 
Através de operações químicas e/ou físicas, processam os produtos intermediários para 
manufaturar os bens de consumo que chegam até o consumidor. Assim, alguns destes 
produtos serão utilizados pelo consumidor final (bens de consumo), enquanto outros ainda 
sofrerão algum processamento antes de serem ofertados ao consumidor final (bens de 
produção). A indústria química abrange a produção de ambos os tipos. 
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A Figura 2.b apresenta o exemplo da BRASKEM, que mostra a integração entre estes 
três tipos de indústrias e a Figura 3 apresenta um diagrama de blocos do Complexo Industrial 
de Camaçari-BA. 
 
“A Braskem integra as operações de primeira e segunda gerações da petroquímica no Brasil, obtendo 
vantagens competitivas, como escala de produção e eficiência operacional. A primeira geração produz 
matérias-primas básicas como eteno e propeno, fundamentais para a segunda geração, que envolve a 
fabricação de resinas termoplásticas (PE, PP e PVC), utilizadas posteriormente pela indústria transformadora 
para fabricar produtos de consumo. As resinas termoplásticas produzidas pela Braskem têm origem no petróleo 
(nafta e gás de refinaria), no gás natural e no etanol de cana-de-açúcar, matéria-prima renovável utilizada na 
produção de eteno verde. Fonte: http://www.braskem.com.br/site.aspx/Braskem-Perfil 
 
 
Figura 2b. Perfil da BRASKEM (site http://www.braskem.com.br/site.aspx/Braskem-Perfil). 
 
 “O Polo Petroquímico de Camaçari iniciou suas operações em 1978. É o primeiro complexo 
petroquímico planejado do País e está localizado no município de Camaçari, a 50 quilômetros de Salvador, 
capital do Estado da Bahia. Maior complexo industrial integrado do Hemisfério Sul, o Polo tem mais de 90 
empresas químicas, petroquímicas e de outros ramos de atividade como indústria automotiva, de celulose, 
metalurgia do cobre, têxtil, fertilizantes, energia eólica, bebidas e serviços. Com a atração de novos 
empreendimentos para a Bahia, o Polo Industrial de Camaçari experimenta novo ciclo de expansão, gerando 
mais oportunidades de emprego e renda para o Nordeste. A produção de automóveis pela Ford e de pneus pela 
Continental e Bridgestone, no Polo de Camaçari, consolida a trajetória de diversificação no Complexo 
Industrial e amplia as perspectivas de integração do segmento petroquímico com a indústria de 
transformação.” 
 “As principais linhas de aplicação dos produtos petroquímicos e químicos são os plásticos, fibras 
sintéticas, borrachas sintéticas, resinas e pigmentos. Após transformados, os produtos químicos e petroquímicos 
resultam em embalagens, utilidades domésticas, mobiliário, materiais de construção, vestuário, calçados, 
componentes industriais (indústria eletrônica, de informática, automobilística e aeronáutica), tintas, produtos 
http://www.braskem.com.br/site.aspx/Braskem-Perfil
http://www.braskem.com.br/site.aspx/Braskem-Perfil
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de limpeza (detergentes), corantes, medicamentos, defensivos agrícolas e fertilizantes. O Polo Industrial de 
Camaçari fabrica também automóveis, pneus, celulose solúvel, cobre eltrolítico, produtos têxteis (poliéster), 
fertilizantes, equipamentos para geração de energia eólica, bebidas, dentre outros, oferecendo ainda ampla 
gama de serviços especializados às empresas instaladas em sua área de influência.” Fonte: 
http://www.coficpolo.com.br/ 
 
Figura 3. Complexo Industrial de Camaçari-BA. 
 
 O processo químico corresponde à transformação de uma dada matéria prima em um 
ou mais bens de consumo, ou bens de produção, de utilidade para o homem, consistindo em 
um conjunto de etapas que envolvem alterações na composição química e/ou alterações 
físicas no material que está sendo preparado, separado ou purificado. A existência de um 
processo industrial implica na necessidade de um produto a ser fabricado. 
 Qualquer que seja a indústria química em consideração, existirão etapas semelhantes 
entre elas que podem ser estudadas dentro dos princípios físicos e químicos envolvidos, 
independente do material que está sendo fabricado. 
 Uma das partes principais de qualquer unidade de produção é o reator químico, onde 
ocorre a transformação de reagentes em produtos. Antes de entrarem no reator os reagentes 
passam através de vários equipamentos, onde a pressão, a temperatura, a composição e a fase 
são ajustadas para que sejam alcançadas as condições em que ocorrem as reações químicas. 
http://www.coficpolo.com.br/
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Os efluentes do reator são, em geral, uma mistura de produtos contaminantes e reagentes não 
reagidos que devem ser separados em equipamentos apropriados para se obter o produto na 
pureza adequada. 
 Em geral, em todos os equipamentos usados antes e após o reator ocorrem apenas 
mudanças físicas no material, tais como: elevação da pressão (bombas e compressores), 
aquecimento ou resfriamento (trocadores de calor), mistura, separação, etc. 
 Estas várias operações que envolvem mudanças físicas no material, independente do 
material que está sendo processado, são chamadas de operações unitárias, enquanto que as 
transformações químicas que ocorrem no reator são chamadas de processos unitários. 
 As Figuras 4-a e 4-b representam dois esquemas de um processamento químico onde 
as operações unitárias ocorrem nos equipamentos de transformação física, enquanto os 
processos unitários de conversão ocorrem no reator químico. 
 
 
Figura 4-a. Representação esquemática de um processo químico. 
 
 
 
Figura 4-b. Representação em diagrama de blocos de um processo químico. 
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As indústrias químicas, que fabricam produtos que são usados por muitas outras 
indústrias, produzem em grandes quantidades porque as instalações das fábricas são muito 
caras. Por isso não vale a pena montar fábricas para produzir quantidades pequenas. A Figura 
5 mostra a distribuição das indústrias químicas de grande porte no país. 
O local para se instalar uma indústria química tem de ser muito bem pensado, porque 
precisa ficar perto da matéria-prima, do consumidor e da fonte de energia. A indústria 
química consome muita energia, tanto na forma de calor como na forma de eletricidade. 
 
Figura 5. Distribuição das indústrias químicas de grande porte no país. 
 
2. CONCEITOS BÁSICOS 
 
Os princípios básicos que constituem o domínio das atividades técnicas na indústria 
química envolvem o conhecimento de Operações Unitárias, Mecânica dos Fluidos, 
Transferência de Calor, Balanços de Materiais e Energia. 
Os principais conceitos fundamentais do ponto de vista das operações unitárias são: 
a. Processo industrial 
É a seqüência de operações unitárias e/ou conversões químicas integradas e 
coordenadas para obter um produto ou uma etapa de produção (produtos intermediários) do 
processo industrial. 
b. Produto 
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É a matéria (substância, composto ou produto químico) obtida como resultado do 
processamento industrial. 
c. Sub-Produto 
É toda e qualquer matéria obtida no final do processamento industrial que possui 
valor comercial inferior ao produto. 
d. Produto Intermediário 
É toda matéria obtida após cada etapa de produção. 
e. Rejeito 
É todo sub-produto ou produto intermediário sem valor comercial. 
 
Exemplo: Produção de açúcar a partir da cana-de-açúcar. 
 
Matéria-prima: cana-de-açúcar 
Produto: açúcar. 
Etapas de produção do processo industrial: 
(1ª) Moagem: 
Sub-produtos:Caldo de cana, bagaço e eventuais impurezas na forma de sólidos em 
suspensão. 
(2
a
) Filtração (opcional): 
* Separação do caldo de cana dos demais sub-produtos da moagem * 
(3ª) Concentração: 
Sub-produtos: Caldo concentrado (melaço) e água na forma de vapor d’água. 
(4ª) Cristalização: 
Sub-produtos: Açúcar cristalizado e vinhoto (caldo residual) 
(5ª) Centrifugação: 
* Separação do açúcar cristal do vinhoto * 
(6ª) Armazenamento do açúcar 
(7ª) Transporte do produto final 
Possíveis Rejeitos: Bagaço da Cana e Vinhoto 
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Figura 5. Esquema da produção de açúcar. 
 
f. Operações Unitárias 
 
 As operações unitárias são os blocos individuais que compõem um processamento, 
dando origem a um produto final a partir de uma determinada matéria-prima. Cada uma 
possui técnicas comuns e está baseada nos mesmos princípios científicos, independente da 
matéria-prima ou do produto. Assim, os processos podem ser estudados sistematicamente, de 
forma unificada e simples. 
As operações unitárias são aquelas que não envolvem reações químicas, mas apenas 
processos físicos, como aquecimento, resfriamento, tranferência de massa, condensação de 
vapores, etc. As indústrias modernas planejam suas plantas industriais de maneira a aproveitar 
ao máximo a energia consumida, e para tanto, é importante conhecer as operações unitárias. 
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 As operações unitárias podem ser agrupadas em cinco divisões: 
a. Escoamento e transporte dos fluidos: em toda planta industrial é necessário 
transportar reagentes e produtos para diferentes pontos da planta. Como na 
maioria dos casos os materiais são fluidos (gases ou líquidos) é necessário 
determinar os tamanhos e os tipos de tubulações, acessórios e bombas ou 
compressores para movimentá-los. 
b. Transmissão de calor: a maioria das reações químicas não ocorre a temperaturas 
ambientes e, portanto, os reagentes e produtos devem ser aquecidos ou 
resfriados. Além disso, deve-se recuperar a energia liberada por um processo ou 
suprir de energia um determinado processo, visando sempre a otimização da 
energia. Assim, os equipamentos de troca térmica e as taxas de calor envolvidas 
nos processos são importantes na fabricação dos produtos. A Figura 6 
exemplifica tipos de transferência de calor em tanques e reatores. 
 
Figura 6. Trocadores de calor em tanques e reatores. a- Encamisado; b- 
Serpentina; c- Trocador interno; d- Trocador externo; e- Condensador de 
refluxo; f- Aquecedor externo. 
 
c. Operações de agitação e mistura: são operações que homogeneízam a composição da 
mistura formada por diferentes componentes. São operações importantes em reatores, 
partes essenciais em qualquer processo. São utilizados diferentes tipos, sempre 
levando em consideração o tipo de reação como, por exemplo, processos em fase 
líquida ou gasosa, tipo de reagente (sólido, líquido ou gasoso), etc. Operações de 
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agitação são importantes em processos químicos, principalmente quando estão 
envolvidos reagentes e produtos em fases diferentes (sólido, líquido ou gás), líquidos 
imiscíveis, etc. Na Figura 7 são apresentados alguns tipos de agitadores utilizados em 
processos químicos. A escolha do tipo de agitador, uso de chicanas, velocidade, e 
outras características importantes estão relacionados, principalmente, com a 
viscosidade e estado físico de reagentes e produtos. 
 
Figura – 7. Tipos de agitadores 
 
d. Operações de manuseio de sólidos: moagem, peneiramento, fluidização, etc. 
e. Operações de separação: inclui processos físicos em que se permite a separação 
de duas fases (sólido-líquido e líquido-líquido), como a filtração, a decantação e 
a centrifugação. Processos em que ocorrem a transferência de massa de uma fase 
para a outra, pela afinidade do material para a segunda fase, tais como a absorção 
(do gás para o líquido), a extração (de líquido para outro líquido), a adsorção (de 
uma mistura gasosa ou líquida para um sólido), etc. e processos em que ocorre a 
transferência de material de uma fase para a outra pela influênciada troca de 
calor, como evaporação, destilação, cristalização, etc. Operações de separação 
são as que mais envolvem cálculos de balanço de massa, também chamado de 
balanço material. Em alguns casos, além do balanço material é necessário 
realizar balanço de energia. Todas as operações de separação ocorrem no interior 
de um equipamento especialmente projetado para se conseguir o efeito desejado. 
Em resumo, a operação unitária é definida como qualquer transformação física 
realizada sobre determinado material. 
Quando se estuda uma operação unitária, procura-se obter os conhecimentos 
necessários ao projeto e operação do equipamento capaz de realizar a operação física 
necessária ao processamento de determinado material. Mediante o conhecimento das 
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operações unitárias, o estudante adquire a faculdade de as utilizar em novos processos 
industriais e a capacidade de projetar, construir e explorar instalações novas, com igual 
segurança, como se tratasse com processos já ensaiados e aplicados. 
 
g. Linhas de Processo ou de Produção 
 
É a seqüência de operações unitárias e/ou conversões químicas coordenadas e 
integradas para obter um único produto do processamento industrial. Quando a Indústria 
produz apenas um produto, a linha de produção constitui o próprio processo industrial. 
Considerando ainda o exemplo do processo industrial para produção do açúcar, 
teremos a seguinte linha de produção: 
Linha de Produção Açúcar: Op1  Op2  Op3  Op4  Op5 
Onde: 
 Op1:Moagem 
 Op2:Filtração 
 Op3:Evaporação 
 Op4:Cristalização 
 Op5:Centrifugação 
É importante salientar que os subprodutos do processo podem ser comercializados. É 
comum o bagaço ser empregado como combustível, o melaço como ração para gado e o 
vinhoto largamente empregado como adubo natural. 
A linha de produção de uma planta industrial é constituída de equipamentos, máquinas 
e instrumentos de controle. 
Assim, um processo industrial é uma seqüência de operações unitárias coordenadas e 
organizadas para atender um objetivo: produção de um determinado produto. 
O desenvolvimento de um processo químico é um procedimento longo e complexo; 
conforme o tipo de síntese o tempo necessário para a produção plena pode levar até dez anos. 
Uma forma simples e convencional consiste basicamente de quatro etapas: 
1- Desenvolvimento laboratorial do processo; 
2- Interface entre o laboratório e mini-planta; 
3- Integração da planta de testes e planta piloto; 
4- Transposição para escala industrial. 
No desenvolvimento de um processo para obtenção de um novo produto, a seleção de 
um processo unitário juntamente com as operações unitárias a serem realizadas deve ser feito 
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sempre levando em consideração produtos relacionados com o rendimento e a economicidade 
do processo químico em função do custo no mercado do produto final. É importante 
considerar sempre os seguintes fatores: 
- Custo e disponibilidade da matéria-prima: possibilidade da aquisição da matéria-
prima a ser usada em relação ao local de fabricação como também o seu custo neste mesmo 
local e a sua pureza; 
- Rendimento do processo: é importante em todo processo químico a análise do seu 
rendimento. Isto compreende a obtenção do produto no seu melhor grau de pureza com a 
máxima quantidade possível de ser obtido com o menor consumo de energia no menor tempo. 
É importante aqui se fazer uma escolha cuidadosa de processos e operações unitárias dentro 
do menor tempo e com o menor investimento possível. 
- Produtos secundários, co-produtos e resíduos: quando se processa uma reação, ocorre 
sempre que o produto principal encontra-se acompanhado de outros produtos formados 
durante a reação em quantidades significativas. Da mesma forma, o meio reacional também 
deve ser considerado, após a separação do produto principal nos resta produtos secundários, 
subprodutos e co-produtos que devem ter outro destino. Quando estes subprodutos são 
considerados resíduos, não possuem valor agregado, qual o seu destino e como eliminá-los. 
Isto influi de tal forma na escolha de um processo químico a ser usado que em certos casos ele 
poderá ser determinante na sua eliminação. Procura-se sempre a máxima valorização dos co-
produtos e subprodutos. 
O local para se instalar uma indústria química tem de ser muito bem pensado, porque 
precisa ficar perto da matéria-prima, do consumidor e da fonte de energia. A indústria 
química consome muita energia, tanto na forma de calor como na forma de eletricidade. 
 
h. Conversão Química 
 
Envolve a química fundamental de cada reação em particular e o equipamento em que 
ocorre a reação. É o processo unitário que ocorre no reator químico de um processo industrial. 
As principais conversões químicas que ocorrem na indústria são: a isomerização, 
neutralização, oxidação, polimerização, pirólise, redução, sulfonação, troca iônica, 
desidratação, eletrólise, esterificação, fermentação, halogenação, hidrogenação, hidrólise, 
alcoólise, alquilação, aminação, calcinação, carboxilação, combustão e condensação. 
 
 
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i. Equipamentos 
São sistemas construídos para realizar produção. São constituídos por um conjunto 
de máquinas. Exemplo: gerador de vapor, torre de resfriamento, colunas de destilação, 
absorção, extração, centrifugadores, etc. 
j. Máquinas 
São aparelhos que produzem uma ação mecânica (produção de movimento) quando 
lhe é fornecida a energia adequada. Exemplo: bomba, turbina, compressor, válvula, etc. 
l. Instrumentos de Controle 
São aparelhos instalados à linha de produção que têm como finalidade promover a 
regulagem e o controle dos processos industriais, através da monitoração das variáveis do 
processo. As principais variáveis de controle dos processos são: temperatura, nível, pressão, 
vazão e concentração. 
As indústrias modernas estão cada vez mais automatizando seus processos 
promovendo dessa forma, uma melhoria qualitativa e quantitativa dos seus produtos além da 
redução de custos nos seus processos produtivos. 
 
3. FLUXOGRAMAS 
 
Os fluxogramas são parte fundamental em um projeto, estes apresentam a seqüência 
coordenada das conversões químicas unitárias e das operações unitárias, expondo assim, os 
aspectos básicos do processo. É o mais efetivo meio de comunicar informações sobre um 
processo industrial. 
Indicam pontos de entrada das matérias-primas e da energia necessária e também os 
pontos de remoção do produto e dos subprodutos. Na avaliação global do processo, desde sua 
concepção inicial até o fluxograma detalhado para o projeto e operação da planta, é preciso 
desenhar muitos fluxogramas. 
Os três principais tipos de diagramas usados para descrever os fluxos de correntes 
químicas através de um processo são: 
a) Fluxogramas de blocos (block flow diagrams – BFD) 
b) Fluxograma do processo (process flow diagram – PFD) 
c) Fluxogramas de tubulação e instrumentação (pipping and instrumentation diagram – 
P&ID): 
 
 
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a. Diagrama de Blocos 
 
É uma forma simplificada de representar um processo industrial. Consiste apenas em 
identificar as operações unitárias em blocos individualmente e elaborar um fluxograma básico 
demonstrando a seqüência das transformações desde a matéria primaaté o produto final do 
processo. 
São úteis na conceitualização de um processo ou de um número de processos em um 
grande complexo. Pouca informação sobre as correntes é fornecida, mas uma clara visão geral 
do processo é apresentada. 
Considerando ainda o exemplo da produção de açúcar, teremos o seguinte diagrama 
de blocos: 
 
 
 
 
 
 
 
 Os blocos ou retângulos representam uma operação unitária ou processo unitário. Os 
blocos são conectados por linhas retas que representam as correntes de fluxo do processo 
entre as unidades. Essas correntes de fluxo podem ser misturas de líquidos, gases e sólidos 
fluindo em dutos ou sólidos sendo transportados em correias transportadoras. 
Operações ou processos unitários tais como misturadores, separadores, reatores, 
colunas de destilação e trocadores de calor são usualmente denotados por um bloco simples 
ou retângulo. 
Grupos de operações unitárias podem ser denotados por um bloco simples. 
Correntes de fluxo do processo entrando e saindo dos blocos são representadas por 
linhas retas que podem ser horizontais ou verticais. 
A direção do fluxo deve ser claramente indicada por setas. 
As correntes de fluxo devem ser numeradas em uma ordem lógica. 
As operações unitárias (i.e blocos) devem ser rotulados. 
Cana 
de 
açúcar 
Moagem 
Op1 
 
Filtração 
Op2 
 
Centrifugação 
Op1 
Caldo 
 + 
 Resíduos 
Caldo 
 Limpo 
Bagaço Resíduos Xarope Vinhoto 
 
Evaporação 
Op3 
Caldo 
Concentrado 
Caldo 
Cristalizado 
Vapor d’água 
 
Cristalização 
Op4 
Açúcar 
Op1 Op2 Op3 Op4 Op5 
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Quando possível, o diagrama deve ser arrumado de modo que o fluxo material ocorra 
da esquerda para a direita. 
 Vejamos, agora um outro exemplo: a linha de produção da amônia utilizando como 
matéria prima o ar atmosférico e o gás natural. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b. Diagrama de Fluxos (Flow Sheets) 
 
É uma técnica de representação gráfica dos processos industriais. O diagrama de 
fluxo ou fluxograma de um processo consiste em representar o processo de forma mais 
detalhada, onde cada equipamento é representado por um símbolo específico. 
Contém toda informação necessária para os balanços material e energético completos 
no processo. Adicionalmente, informações importantes tais como a pressão das correntes, o 
tamanho de equipamentos e principais controles são incluídos. 
 
 
 
Gás Natural
Ar
Atmosférico
1
Reação
Refrigeração
Condensação
Separação
2
NH3
99,9% H2
99% N2
Depósito
1
2
Compressão 300 atm
Compressão e reciclo
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Um fluxograma de processo inclui a tubulação do sistema; símbolos dos principais 
equipamentos, nomes e números de identificação; controles e válvulas que afetam a 
operação do sistema; interconexões com outros sistemas; principais rotas de by-pass e 
recirculação; taxas dos sistemas e valores operacionais como temperatura e pressão para 
fluxos mínimo, normal e máximo; composição dos fluidos; etc. 
Na Figura 8, temos representado o diagrama de fluxo do processo simplificado para 
produção do ácido benzóico a partir do tolueno e ar atmosférico, empregando como 
catalisadores sais de cobalto. 
 
 
 - Ar - Ácido benzóico bruto, 250 a 300ºF 
 - Catalisador - Ácido benzóico puro 
 - Tolueno - Inerte 
 4 - Tolueno, reciclo - Resíduo 
 A - Reator C - Coluna de absorção 
 B - Decantador D - Coluna de destilação 
 - Trocador de calor E - Depósito 
 
Figura 8. Diagrama de fluxo do processo para produção do ácido benzóico a partir do 
tolueno e ar atmosférico 
 
1 
2 
3 
 
5 
6 
7 
8 
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As Figuras 9 e 10 mostram alguns símbolos e as operações unitárias correspondentes 
em um FlowSheet´s. 
 
Figura 9. 
 
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Figura 10. 
 
 
 
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c. Fluxograma de tubulação e instrumentação (Fluxograma de Engenharia) 
 
 Contém toda informação do processo necessária para a construção da planta. Estes 
dados incluem tamanho dos tubos (dimensionamento da tubulação e localização de toda 
instrumentação para ambas as correntes de processo e de utilidades). 
 Estes fluxogramas mostram toda a tubulação incluindo a seqüência física de 
ramificações, redutores, válvulas, equipamentos, instrumentação e controles intertravados. 
Estes fluxogramas são usados para operar o processo de produção. 
 Um FTI deve incluir: Instrumentação e designações; Equipamentos mecânicos com 
nomes e números; Todas as válvulas e suas identificações; Processo de tubulação, tamanhos e 
identificação; Micelânea: ventilação, drenagem, amostragem, redutores, aumentadores; 
Direção dos fluxos; Referências das interconexões; Controles de inputs, outputs e 
intertravamento ; Nível de qualidade; Sistemas de controle computadorizados; Identificação 
dos componentes e subsistemas; etc. 
 
 
 
 
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3. CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS. 
 
O processamento químico pode ser definido como o processamento industrial de 
matérias primas químicas, que leva à obtenção de produtos com valor industrial realçado. 
A operação de todo o processo deve ser realizada a um custo suficientemente baixo 
para ser competitivo e eficiente e levar à obtenção de lucro. 
Os processos podem ser classificados da seguinte forma: 
 
a. Quanto ao tempo de atuação da transformação. 
 
Operação Contínua 
 
Na operação contínua o tempo não é uma variável na análise do processo (exceção: 
parada e partida). As condições operacionais não são constantes ao longo do processo 
(existem os perfis), porém estas condições devem ser as mesmas em um dado ponto 
(constantes com o tempo). 
É necessário o controle do processo para manter as condições operacionais constantes 
em um dado ponto. É chamado de regime permanente ou estacionário. A Figura 11 
exemplifica a variação do comportamento da temperatura no interior de uma serpentina. 
Observe que a temperatura varia ao longodo comprimento da serpentina, porém, 
considerando que este processo seja contínuo, este perfil de temperatura se manterá constante 
em qualquer instante, seja hoje, amanhã ou daqui a alguns anos. 
 
 
Figura 11. Perfil de temperatura em um determinado processo contínuo. 
 
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Operação Descontínua 
 
No processo descontínuo a massa é carregada ao sistema de uma só vez, efetuando-se 
sobre ela o processo, até que o mesmo se complete totalmente. É também chamado de regime 
transiente, não estacionário ou não permanente (batelada). 
Considere como exemplo uma dona de casa fazendo um bolo de chocolate. Ela 
mistura os ingredientes de uma só vez, coloca o bolo para assar e retira o bolo da assadeira. 
No dia seguinte ela utiliza a mesma assadeira para fazer um bolo de laranja e realiza o mesmo 
procedimento. Observe que houve necessidade de interrupção do processo para a mistura de 
novos ingredientes (poderiam até ser os mesmos ingredientes). 
 
b. Quanto à variável que permanece constante durante a transformação. 
 
Isotérmico: temperatura constante. 
Isobárico: pressão constante. 
Isométrico: volume constante. 
Adiabático: não existe troca térmica entre o sistema e o meio exterior. 
Isoentálpico: entalpia constante. 
Isoentrópico: entropia constante. 
 
 
c. Quanto a orientação do escoamento. 
 
 Na indústria de processamento há a necessidade de colocar duas correntes de fluidos 
em contato. Seja de forma direta, no caso da necessidade da transferência de massa, ou de 
forma indireta, no caso da necessidade da transferência de energia. 
 As Figuras 12 e 13 representam os dois tipos principais de escoamento, o paralelo 
(ocorre com os fluidos no mesmo sentido) e o contracorrente (ocorre com os fluidos em 
sentido contrário). Em geral o escoamento em contracorrente fornece uma maior transferência 
de massa e de energia. 
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Figura 12. Principais tipos de escoamento na indústria de processamento 
 
 
Figura 13. Representação do escoamento paralelo e em contracorrente em trocadores de calor. 
 
 
4. EQUILÍBRIO 
 
 A condição de equilíbrio ocorre quando, para qualquer combinação de fases em um 
sistema, existe uma condição em que a taxa de troca de energia e massa em um 
processamento químico é igual a zero. 
 Em qualquer situação do sistema em estado de não-equilíbrio, as propriedades do 
sistema tendem a adquirir as condições de maior estabilidade, ou seja, as condições de 
equilíbrio. 
 Esta tendência de atingir o equilíbrio gera uma força motriz ou uma diferença de 
potencial no sentido de atingir o equilíbrio, conforme a Figura 14. 
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Figura 14. Obtenção do equilíbrio. 
 
 Força Motriz é a diferença entre a condição existente e a condição de equilíbrio e que 
provoca uma aproximação no sentido da condição de equilíbrio. 
 A Figura 15 representa a obtenção do equilíbrio térmico entre dois corpos. A situação 
para a obtenção do equilíbrio para dois corpos com diferença de potencial elétrico é 
semelhante, sendo que a força motriz será a transferência de energia elétrica. 
 
Figura 15. Obtenção do equilíbrio térmico entre dois corpos. 
 
 Quando duas fases líquidas que não estão em equilíbrio são reunidas, ocorrerá uma 
transferência de massa análoga à transferência de energia térmica e de energia elétrica. 
 Expressões de equilíbrio para misturas multicomponentes, entre a fase líquida e a fase 
vapor, ou entre duas fases líquidas com solubilidade parcial de uma na outra, são mais 
complicadas. 
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 A condição a ser satisfeita é a de que o potencial químico (concentração) de cada 
constituinte tem o mesmo valor em todas as fases que estão em equilíbrio em um determinado 
sistema. 
 O potencial (concentração) de uma substância ou mistura em um certo estado, 
comparado com o mesmo potencial no equilíbrio, mostra que há uma diferença de potencial 
que é uma força motriz que impele o sistema a modificar o seu estado até atingir o equilíbrio. 
As forças motrizes pertinentes às operações unitárias são as diferenças de 
concentração, temperatura, pressão e densidade. 
 
EXERCÍCIOS PROPOSTOS 
 
1. Elabore um conceito para Pólo Petroquímico e explique como as empresas integrantes de 
um Pólo Petroquímico estão interligadas. 
2. O que você entende sobre as operações unitárias, as conversões químicas e o processo 
industrial? 
3. Exemplifique um processo químico industrial qualquer, conceituando e informando o 
produto principal, sub-produtos e rejeito. 
4. Diferencie o processo permanente do processo em batelada. 
5. Quais as etapas para o desenvolvimento e implantação de um processo químico? O que 
deve ser considerado no desenvolvimento e concepção de um processo industrial químico 
para a obtenção de um novo produto? 
6. Quais os tipos de fluxogramas utilizados para representar os processos industriais? 
Explique e exemplifique cada um. 
7. Quais as principais orientações de escoamento industrial? Exemplifique. 
8. O que você entende sobre equilíbrio de um sistema?