Page 1Processos Químicos para Eng.Produção
Princípios básicos da Indústria Química
Baseado em Shreve, R.N & Brink Jr., J.A.
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Indústria Química
Faz o processamento industrial químico de matérias-primas levando à obtenção de produtos com valor comercial agregado.
O processamento industrial químico, em geral, envolve: Processos Unitários Processos Unitários ou Conversão Química
exemplo – obtenção de ácido sulfúrico (H2SO4)a partir do enxofre: S + O2 SO2
SO2 + 1/2O2 SO3
Solução aquosa de SO3 H2SO4
Operações Unitárias Operações Unitárias ou Operações Físicas, como transferência de calor, controle de temperatura, separação.
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Principais operações unitárias (físicos)
Transporte e armazenamento de fluidos e sólidos Geração e transporte de calor Processos de separação: filtração, cristalização,
sublimação Sistemas líquido-sólido: filtros e centrífugas,
misturadores, agitadores Sistemas sólido-sólido: peneiração Destilação
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Indústria Química
A produção em escala industrial de um produto envolve três fases:1. Desenvolvimento em laboratório - estudo detalhado das
conversões químicas e das condições físicas (temperatura, quantidades, catalisadores, etc.) necessárias para sua execução;
2. Desenvolvimento do produto em escala semi-industrial - equipamentos que reproduzem o processo planejado - conversão química e operações físicas necessárias numa escala bem menor que a industrial.
3. Projeto e implantação do processo em escala industrial.
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O engenheiro no projeto e implantação do processo químico
1. Dados químicos fundamentais
Velocidade da reação - rapidez de avanço da reação, catálise, cinética
Termodinâmica - troca de energia envolvidas na reação química e energia necessária de fontes externas como calor ou potência.
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O engenheiro no projeto e implantação do processo químico
2. Tipo do Processo
Processo contínuo - Opera em altos volumes e baixa variedade de produtos. Seus produtos são indivisíveis e produzidos em fluxo ininterrupto. São relacionados a altos investimentos, com fluxo altamente previsível e tecnologia inflexível.
Ex.: refinaria petróleo, processos petroquímicos, fabricação de papel em altos volumes.
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O engenheiro no projeto e implantação do processo químico
2. Tipo do Processo
Processo descontínuo (bateladas) – A operação tem períodos em que é repetida, enquanto produz-se um lote. É associada a maior variedade de produtos e menor volume.
Ex: polimerização, fabricação de produtos farmacêuticos.
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Tipos de Processos em Manufatura
A relação entre volume e variedade determina o tipo de processoV
arie
dade
Baixa
Alta
Baixo AltoVolume
Projeto
Bateladas
Em Massa
Contínuo
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Processos de ProjetoProcessos de Projeto
•São processos que lidam com produtos discretos, bastante
customizados. O período para fazer o produto é longo. Não
há uma padronização do processo de produção, vai
depender do tipo e do projeto de produto encomendado. É
tipicamente “sob encomenda”. Geralmente todos os recursos
da empresa são voltados para apenas um projeto por vez.
Ex.: indústria naval, construção civil, produção de filmes,
construção de grandes máquinas.
Tipos de Processos em Manufatura
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Processos em Bateladas (ou Lotes)Processos em Bateladas (ou Lotes)
• Variedade e volume intermediários. O tamanho do lote varia
de algumas unidades até toneladas de produto por unidade
de tempo. Ex.: Produção de roupas, de peças e conjuntos.
•Na indústria química, é típico de produtos com maior valor
agregado, com especificações direcionadas a um tipo de
cliente e menores volumes. Ex.: Polimerização, fabricação de
produtos farmacêuticos, de especialidades químicas.
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Produção em MassaProdução em Massa
• Produzem bens em altos volumes e com variedade
relativamente baixa, em termos de aspectos fundamentais de
produto.
•Exemplo típico: montagem final de automóveis – o projeto
básico é o mesmo, mas pode haver grande variedade de
opcionais, cores, motorização. Outros exemplos: fabricação
de bebidas, injeção de plásticos em alto volume.
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Produção ContínuaProdução Contínua
• Opera em volumes maiores e variedade ainda menor que a
produção em massa. Geralmente são literalmente contínuos,
pois seus produtos são indivisíveis e produzidos em fluxo
ininterrupto. São associados a tecnologias relativamente
inflexíveis, de capital intensivo e fluxo altamente previsível.
•Ex.: refinarias de petróleo, petroquímicas, produção de papel
em larga escala, usinas de eletricidade, de tratamento de
água.
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3. Fluxogramas para representar um processo químico :
Servem de base para o projeto e a operação na planta-piloto e na fábrica. O fluxograma deve conter as operações unitárias, as conversões químicas, o equipamento utilizado, o balanço de massa e de energia, mão-de-obra e utilidades.
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4. Escolha do processo químico, projeto e operação
Esta etapa envolve análise para planejamento e operação eficientes das plantas-piloto e de produção, projeto e execução da planta piloto, definição dos equipamentos,materiais de construção, análise de durabilidade e corrosão no processo, instrumentação e automação do processo, definições de variáveis como pressões,vácuo, etc.
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5. Controle e instrumentação dos processos químicos,
Isto inclui definição da estratégia de controle e monitoração do processo - automatizado ou manual. Na maioria dos processos competitivos, a monitoração, controle e operação é em sua, maioria, automatizada e controlada por computador.
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6. Economia do processo químico Prevê a análise e avaliação dos processos
competitivos, avaliação dos investimentos, ROI, tempo para retorno do investimentos, despesas gerais (seguro, impostos, consultorias), capital (juros e depreciação), fatores de produção, reparos e manutenção, custos globais.
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7.Avaliação do mercado - Planejamento de Marketing Sugere a avaliação de estatísticas de crescimento
de mercado, localização dos mercados, durabilidade do produto, tipos de embalagens, estratégias de vendas e serviços pós-venda.
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8. Localização da fábrica A definição da localização inclui a avaliação das
matérias-primas envolvidas, transporte e mercado, logística de suprimentos e distribuição. Outros fatores como energia, água, disponibilidade de mão-de-obra, custos de terreno, descarte dos rejeitos interferem na escolha da localização.
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9. Segurança, avaliação dos riscos para saúde ocupacional e meio ambiente
No projeto de qualquer processo químico é fundamental a avaliação e minimização de impactos ambientais e na saúde e segurança dos operadores. Existem ferramentas de análise dos riscos e todo processo deve estar em conformidade com a legislação ambiental.
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10. Construção da fábrica Normalmente, é confiada a empresas
especializadas em construção de fábricas.
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11. Melhoria contínua e otimização de processos Uso das ferramentas da qualidade, buscando maior
eficiência nos processos.
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