apt 1 introducao

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Licenciatura em Tecnologia

e Gestão Industrial

Análise de Processos Tecnológicos

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Processos Industriais

� Industria Química� Química Base (Cimentos, extracção de areias)� Química Fina (Perfumes, cosmética,

farmacêutica, química orgânica)� Indústria Transformadora (Industria agro-

alimentar, detergentes, pasta de papel, produção de energia eléctrica)

� Industria Mecânica e Metalomecânica(Mecânica automóvel, serralharia, etc.)

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O que é um processo?

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Processo: Definição

� Maneira ou sequência pela qual se atinge o objectivo pretendido (por exº Produção de determinado produto)

� Sequência definida desde a armazenagem das matérias primas até à embalagem do produto final

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PROCESSO TECNOLÓGICO

Processo Tecnológico: Sequência de operações envolve tecnologia (equipamento específico) para obter resultado final

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Processos Contínuos e Descontínuos

Válvula de controlo

Alimentação - Q1

Saída – Q2

Válvula de controloControlo de temperatura

Agitador

T, P

h

H

Tv, Qvvapor

TANQUE

1) Nível produto no tanque, h 4) Caudal de entrada, Q1 e Saída, Q22) Temperatura no tanque, T 5) Temperatura do vapor, Tv3) Pressão (tanque fechado), P 6) Caudal do vapor, Qv

Variáveis de processo

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Processos Contínuos e Descontínuos

Válvula de controlo

Alimentação - Q1

Saída – Q2

Válvula de controloControlo de temperatura

Agitador

T, P

h

H

Tv, Qvvapor

TANQUE

Parâmetros de Processo1) Altura do reservatório2) Área da base

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Processo descontínuo

� Digestor de pasta de papel

Processo descontinuo

1) Pressurização e aquecimento

2) Cozimento

3) Despressurização e descarga

Atenção: Pode ser descontínuo e trabalhar 24 h por dia!

Aparas de madeira

Lixívia

P > Patm, 160 ºC

Motor

Ligação a fluidos de aquecimento

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Máquina de produção de papel

Formação de folha

Pasta papel aditivos

Prensagem da folha

Secagem da folha

Folha de papelVapor

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PROCESSO UNITÁRIO/OPERAÇÃO UNITÁRIA

- sequência de operações que conduz a um determinado resultado.

- Formado por várias OPERAÇÕES UNITÁRIAS ou PROCESSOS UNITÁRIOS.

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Operação e processo unitário: definição

� Processo Unitário: Envolve reacção química ou biológica num dado recipiente (tanque)

� Operação Unitária: Envolve fenómeno ou propriedade física associada ao que se passa num dado equipamento

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Transporte de líquidos e gases

� Transporte de fluidos (líquidos e gasosos)

Líquidos�Bombas

Gases�Compressores

�Ventiladores�Extractores de ar

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Bombas

Objectivo: Transportar fluido (liquido) de ponto para outro ao mesmo nível ou em níveis diferentes

BOMBAS

“Cabeça da bomba”

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Tipos de bombas

Bomba autoferrante

Bomba de piscinas

Bomba centrifuga horizontal

Bomba centrifuga vertical

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Compressores

Objectivo: Transportar fluido (gasoso) de ponto para outro ao mesmo nível ou em níveis diferentes

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COMPRESSORES – CLASSIFICAÇÃO QUANTO ÀS

APLICAÇÕES

1. Compressores de ar para serviços ordinários;

2. Compressores de ar para serviços industriais;

3. Compressores de gás ou de processo;

4. Compressores de refrigeração;

5. Compressores para serviços de vácuo

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Tipos de compressores

Compressor de palhetas

Compressor de parafuso (mais usado)

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Mistura de líquidos

� Misturadores de líquidos:- Na própria tubagem- Tanques misturadores

� Pequenas quantidades� Adicionado na própria tubagem� Fluxo lento (laminar)� Fluxo rápido (turbulento)

� Grandes quantidades� Tanques misturadores

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Na própria tubagem

densidadessemelhantes

volumesparecidos

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Perfil de velocidades num tubo ou canal

Velocidade zero junto às paredes devido ao atrito

Velocidade máxima no centro

Seta representa o vector velocidade

Fluxo = Caudal = Velocidade x área do canal ou tubo

Velocidade muito elevada do fluido está associada a fluxos turbulentos

Velocidade baixa está associada a regimes laminares

Boa Mistura >>>>> Fluxo turbulento

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Tanques Misturadores

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Agitadores

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Tanques de mistura

Pás verticais: empurram o fluido para fora na horizontal. Provocam Vortex

Forma/Geometria do tanque

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Tanques de mistura

Chicanas (Baffles): Evitam a formação de vórtices

Baffles

Caso de fluxo laminar, têm de se criar zonas com turbulência, com obstáculos para tornar a agitação mais homogénea

Zonas mortas

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Tanques de mistura

Geometria das pás

•Pás inclinadas: empurram o fluido para cima ou para baixo.

•Dependem da direcção de rotação.

•Velocidade junto às paredes é maior do que longe dele

•Cria zonas mortas/estagnadas > não agitadas

Zonas mortas

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Tanques de mistura

Líquidos muito espessos

Agitador em forma de âncora

•Evita incrustações no fundo

•Velocidade de rotação muito lenta

Líquidos muito viscosos

Agitador em forma de hélice

Se fosse de pás só rodava nesse sentido e o resto ficava na mesma >>> Rotação total do líquido

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Operações Unitárias – com transferência de massa e calor

� Permutadores de calor

� Condensadores

� Evaporadores

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Permutadores de calor

Objectivo: Aquecer/Arrefecer fluidos consoantes as necessidades do processo

1. Tubos concêntricos

2. Camisas

3. Serpentinas

4. Tubo e caixa:

• Tubos com 2 passagens e caixa com 5 passagens

• Tubos com 4 passagens e caixa com 10 passagens

Consoante as Temperaturas das correntes de entrada e saída, podemos querer que o fluido dê mais voltas, ou seja aumentar a área de transferência de calor

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PERMUTADORES DE CALOR

SERPENTINAS

CAMISAS DE AQUECIMENTO

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PERMUTADORES DE CALOR

PERMUTADOR DE TUBOS CONCÊNTRICOS

PERMUTADOR DE TUBO E CAIXA

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PERMUTADOR DE TUBO E CAIXA

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Condensadores

Objectivo: recuperar solvente que se encontra na fase gasosa, normalmente em vapor que se pretende por acção de arrefecimento com outra corrente que passe ao estado líquido para voltar a serreutilizado

Não há necessidade de expansão do volume mas concentração

Líquido arrefecedor, circula por tubos, geralmente 2 passagens

Vapor entra pela caixa, condensa (passagem de gás a líquido) e sai pelo fundo

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CONDENSADORES

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Evaporadores

Objectivo: Concentrar solução a partir de soluto não volátil e solvente volátil

Solução = Soluto + Solvente

Evaporador: Permutador de calor com caixa maior, onde circula a corrente a evaporar

Evaporadores: verticais com tubos horizontais

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EVAPORADORES

VERTICAL

HORIZONTAL

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Secagem de sólidos

Objectivo: Passar vapor quente pelos sólidos para os secar ou arrefecer

1. Cilindros com vapor/ar quente que passa pelos sólidos, Secador rotativo, horizontal, com chicanas

2. Motor que injecta vapor/ar quente que passa pelos sólidos, Secador vertical, não rotativo

Principio de funcionamento de 1: Sólidos passam numa tela, dentro do secador com determinado comprimento,

1. Ar injectado para baixo, onde está humidade

2. Ar injectado para cima para câmara seca

Principio de funcionamento de 2: Sólidos injectados na forma de spray no topo do secador e corrente de ar quente é feita subir através dos sólidos

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SECADORES

SECADORES DE SÓLIDOS

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SECADORES

SECADOR ROTATIVO