[pt] Esta dissertação discute a aplicação de efeitos de colorização 3D a animações 2D produzidas pela técnica quadro-a-quadro. Utilizando algoritmos de processamento de imagens, desenhos 2D são preparados para receber técnicas de sombreamento evitando a transformação da cena para uma geometria 3D. Esta preparação se dá através da obtenção de mapas de normais que aproximam a geometria do desenho. O sombreamento é obtido através de um conjunto de técnicas de renderização foto-realistas e não-foto-realistas, que podem ser adaptadas para utilização de normais aproximadas. Visando amenizar o trabalho exaustivo de colorir cada desenho, um método baseado no relacionamento entre imagens é apresentado para colorir automaticamente cada quadro numa seqüência de desenhos. Este processo de colorização considera a necessidade de possíveis intervenções humanas para garantir a qualidade final de cada imagem da animação. Um estudo sobre aproximação de normais, técnicas de sombreamento, segmentação de imagens e rastreamento de objetos é amplamente discutido nesta dissertação. / [en] This dissertation discusses the 3D colorization effects usage over a 2d animation, which has been produced through frame-by-frame techniques. Normal vector maps approximates the drawing geometry and provide the ability to perform shading effects by applying digital image processing algorithms, avoiding 3D geometry scene transformation. A set of photorealistic and non-photorealistic renderization techniques, which can be adapted to normal approximation usage, is proposed in the colorization process. Also, a method based on interframe dependence is presented, aiming to reduce the thoroughgoing effort of colorizing each individual frame within an animation. This colorization process considers possible human interventions to ensure image´s result quality. Finally, this dissertation provides a comprehensive study regarding several topics, such as normal approximations, shading techniques, image segmentation and object tracking.