capÍtulo 1 introduÇÃo geral 04 de agosto de 2008

106
CAPÍTULO 1 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

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Page 1: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

CAPÍTULO 1CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO GERALINTRODUÇÃO GERAL

04 DE AGOSTO DE 2008

Page 2: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

FINALIDADE DO CAPÍTULO 1

- a sua estrutura (organização)

- a bibliografia pertinente

FINALIDADE DESTA AULA

Apresentar a Engenharia de Processos como uma área relativamente nova na Engenharia Química, incluindo:

- os seus objetivos- a sua localização no contexto da Engenharia Química

- como surgiu e evoluiu

Apresentar a disciplina Engenharia de Processos, incluindo:

- a sua organização

- como é conduzida: aulas, material didático e avaliação

Page 3: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

PROCESSO ???

Seqüência de etapas responsáveis pela transformação de matérias primas em produtos de interesse industrial.

Conceito abrangente (Processo Químico): inclui todas as transformações químicas espontâneas, ou por ação de catalisadores ou de microrganismos.

Page 4: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Área da Engenharia Química dedicada ao Projeto de Processos Químicos

Começamos então o Capítulo conceituando Projeto de Processos Químicos.

ENGENHARIA DE PROCESSOS

Page 5: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1. INTRODUÇÃO GERAL1. INTRODUÇÃO GERAL

1.1 Projeto de Processos Químicos1.2 Engenharia de Processos1.3 Sistemas1.4 Inteligência Artificial1.5 Sistematização do Projeto de Processos1.6 Organização da Disciplina1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na

Engenharia Química1.8 ComputaçãoBibliografia

1.1 Projeto de Processos Químicos

Page 6: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

É o conjunto de ações desenvolvidas

DesdeA decisão de se produzir um determinado produto químico

AtéUm plano bem definido para a construção e a operação da instalação industrial.

PROJETO DE PROCESSOS QUÍMICOS

Page 7: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

PLANTA INDUSTRIAL

Instalação física onde ocorrem as etapas do Processo Químico

Page 8: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

MatériaPrima

Produto

PLANTA INDUSTRIAL

Page 9: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

W6 =8.615 kg/hT*

6 = 150 oC

W10 =36.345 kg/hT10 = 80 oC

W13 = 36.345 kg/hT13 = 25 oC

W11 = 59.969 kg/hT*

11 = 15 oCW8 = 228.101 kg/hT*

8 = 15 oC

W*1 = 100.000 kg/h

x*1,1 = 0,002

T*1 = 25 oC

f1,1 = 200 kg/hf3,1 = 99.800 kg/h

W7 = 8.615 kg/hT7 = 150 oC

W5 = 36.345 kg/hT*

5 = 80 oC

W3 = 37.544 kg/hx1,3 = 0,002

T3 = 25 oCf1,3 = 120 kg/hf2,3 = 37.424 kg/h

W4 = 1.200 kg/hx*

1,4 = 0,1

T4 = 80 oCf1,4 = 120 kg/hf2,4 = 1.080 kg/h

W12 = 59.969 kg/hT*

12 = 30 oCW9 = 228.101 kg/hT*

9 = 30 oC

W14 = 1.080 kg/hT*

14 = 25 oC

W2 = 99.880 kg/hx1,2 = 0,0008

T2 = 25 oCf1,2 = 80 kg/hf3,2 = 99.800 kg/h

EXTRATOR

Extrato

Rafinado

EVAPORADOR

CONDENSADORRESFRIADORMISTURADOR

BOMBA

1

2

3

4

5

67

8

910

11

12

13

14

15

Vd = 11.859 l

t*= 0,0833 hr* = 0,60

Ae = 124 m2

Ac = 119 m2Ar = 361 m2

W15 = 37.425 kg/hT15 = 25 oC

Produto

Solvente

A.R. A.R.

Vapor

Matéria prima

Page 10: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

O conjunto de ações desenvolvidas

DesdeA decisão de se produzir um determinado produto químico

AtéUm plano bem definido para a construção e a operação da instalação industrial.

O conjunto é numeroso e diversificado !!!

1.1 PROJETO DE PROCESSOS QUÍMICOS

Page 11: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Investigar mercado

para o produto

Investigar disponibilidade de matéria prima

Estabelecer as condições da reação e sub-produtos

Estabelecer o número

e o tipo dos reatores

Definir o número e o tipo dos

separadores

Definir o número e o tipo de trocadores de

calor

Estabelecer malhas

de controle

Definir o fluxogramado processo

Calcular as dimensões

dos equipamentosCalcular o consumo

de matéria prima

Calcular o consumo de

utilidades

Calcular o consumo de

insumos

Calcular a vazão dascorrentes

intermediárias

Investigar reagentesplausíveis Avaliar a

lucratividadedo processo

Page 12: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1. INTRODUÇÃO GERAL1. INTRODUÇÃO GERAL

1.1 Projeto de Processos Químicos1.2 Engenharia de Processos1.3 Sistemas1.4 Inteligência Artificial1.5 Sistematização do Projeto de Processos1.6 Organização da Disciplina1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na

Engenharia Química1.8 ComputaçãoBibliografia

1.2 Engenharia de Processos

Page 13: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

É uma área recente na Engenharia Química que veio preencher uma importante lacuna que perdurou por décadas:

a falta de uma sistemática e de instrumentos modernos e eficientes para a execução do Projeto de Processos Químicos.

1.2 ENGENHARIA DE PROCESSOS

Page 14: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Para executar um Projeto, o Engenheiro Químico contava com o seguinte conjunto de conhecimentos adquiridos na sua formação, organizados em Disciplinas e Cursos:

CIÊNCIAS BÁSICAS

FUNDAMENTOS

ENG. DE EQUIPAMENTOS

Page 15: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

FísicaQuímica

Físico-QuímicaBioquímica

CIÊNCIAS BÁSICAS

CIÊNCIAS BÁSICAS

Estudo dos fenômenos naturais

descritos formalmente através da

Matemática

Page 16: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Mecânica dos FluidosTransferência de CalorTransferência de MassaCinética QuímicaTermodinâmica

(descritos por Modelos Matemáticos)

CIÊNCIAS BÁSICAS

FUNDAMENTOS

FUNDAMENTOS

Estudo dos fenômenos de interesse que ocorrem nos equipamentos

Page 17: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

ReatoresTrocadores de calorSeparadores

Torres de destilaçãoTorres de absorçãoExtratoresCristalizadoresFiltrosOutros...

Instrumentos de Controle Automático

CIÊNCIAS BÁSICAS

FUNDAMENTOS

ENG. DE EQUIPAMENTOS

Tratamento compartimentado!

ENGENHARIA DE EQUIPAMENTOS

Projeto e Análise dos Equipamentos de Processo

Page 18: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Tudo isso ensinado de forma sistemática nos

Cursos de Engenharia Química

Page 19: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

CIÊNCIAS BÁSICAS

FUNDAMENTOS

ENG. DE EQUIPAMENTOS

Mas faltavam metodologia e instrumentos para o projeto de processos: a combinação dos equipamentos formando a planta industrial, de maneira eficiente.

Page 20: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Ao final da década de 60: um fato relevante

Ocorreu uma combinação de elementos de

Engenharia de Sistemas + Inteligência Artificial

gerando

TEORIA DE PROJETO

De aplicação geral, com efeito marcante em diversas áreas.

Page 21: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Teoria de Projeto

Eng. Naval

Eng. Elétrica

Eng.Química

Eng. Mecânica

Conhecimento específico

de cada área

Aplicável a todas as

áreas

Utilização mais eficiente do conhecimento específico de cada área nos seus Projetos

Page 22: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

NA ENGENHARIA QUÍMICA ...

Page 23: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Processos QuímicosProcessos BiotecnológicosProdução de Alimentos

Outros Processos

CIÊNCIAS BÁSICAS

FUNDAMENTOS

ENG. DE EQUIPAMENTOS

ENG. DE PROCESSOS

Última camada de conhecimentos agregada à formação, poisexige os conhecimentos encontrados nas camadas anteriores.

ENGENHARIA DE PROCESSOS

Projeto e Análise de Processos Industriais(sistemas formados pelos equipamentos)

Surgiu a

Page 24: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

A Engenharia de Processos surgiu com a “Fertilização” da Eng. Química tradicional com elementos de:

Resultando:

Utilização mais organizada e mais eficiente dos conhecimento específicos da Engenharia Química no Projeto de Processos:

- Projeto mais rápido e mais eficiente.

- Processos mais econômicos, seguros e limpos.

CIÊNCIAS BÁSICAS

FUNDAMENTOS

ENG. DE EQUIPAMENTOS

ENG. DE PROCESSOS

Engenharia de Sistemas:No tratamento de conjuntos complexos de elementos interdependentes

Inteligência Artificial:Na resolução de problemas combinatórios

Resumindo:

Page 25: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Seguem diversos conceitos relacionados a

Sistemas

Inteligência Artificial

importantes na

Teoria de Projeto

que foram incorporados à

Engenharia de Processos CIÊNCIAS BÁSICAS

FUNDAMENTOS

ENG. DE EQUIPAMENTOS

ENG. DE PROCESSOS

Engenharia de Sistemas:No tratamento de conjuntos complexos de elementos interdependentes

Inteligência Artificial:Na resolução de problemas combinatórios

Page 26: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1. INTRODUÇÃO GERAL1. INTRODUÇÃO GERAL

1.1 Projeto de Processos Químicos1.2 Engenharia de Processos1.3 Sistemas1.4 Inteligência Artificial1.5 Sistematização do Projeto de Processos1.6 Organização da Disciplina1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na

Engenharia Química1.8 ComputaçãoBibliografia

1.3 Sistemas

Page 27: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1.3 SISTEMAS 1.3.1 Conceito 1.3.2 Estrutura 1.3.3 Projeto 1.3.4 Síntese 1.3.5 Análise 1.3.6 Otimização

1.3.1 Conceito

Page 28: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1.3 SISTEMAS 1.3.1 Conceito

(b ) cuja finalidade é executar uma ação complexa resultante da combinação das ações dos seus elementos.

Sistema: denominação genérica aplicada a organismos, dispositivos ou instalações, com as seguintes características:

21

3 4

5

7

6

(a) são conjuntos de elementos interdependentes (através de conexões), cada qual capaz de executar uma ação específica.

Page 29: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Os elementos e as conexões podem ser:

21

3 4

5

7

6

- constatada (observada)

Isso torna o sistema um conceito bastante abrangente.

- abstratos (intangíveis)- concretos (tangíveis)

A finalidade do sistema pode ser:

- estabelecida (criação)

Page 30: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Processo Químico !Eco - SistemasCorpo Humano

Estabelecida Sistemas Econômicos

Constatada

AbstratosConcretos

Abrangência do Conceito de Sistema

21

3 4

5

7

6

Page 31: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

e interdependentes (através das correntes)

O Processo Químico é um SISTEMA

Um conjunto de elementos especializados (equipamentos)

reunidos para um determinado fim (produção de um produto).

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

extrato

águaágua

vapor

EVAPORADOR

EXTRATOR

CONDENSADORRESFRIADORMIS

TUR

AD

OR

alimentação

bomba DECANTADOR20 HP

rafinadoproduto

W11T11

W6T6

W4T4

f14f24x14

W7T7

T3

W1

T1x11

f11

f21

T2f12

Ar

Ae

Vltr

f32

f23

Ac

W8T8

W15

T15

W13T13

W14T14

W12

T12

W10T10

W9T9

W5T5

f13

Page 32: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

ENGENHARIA DE SISTEMAS

Campo do conhecimento que estuda Sistemas de uma forma genérica, independentemente da finalidade e da natureza dos

seus elementos.

Desenvolve técnicas poderosas de aplicação geral.

Vantagem em considerar Processos como Sistemas:

Poder utilizar o arsenal de procedimentos da Engenharia de Sistemas para estudar os Processos Químicos

É a base da Engenharia de Processos

Page 33: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

e do surgimento da área:

Engenharia de Sistema de Processos

PSE: Process System Engineering

Page 34: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1.3 SISTEMAS 1.3.1 Conceito 1.3.2 Estrutura 1.3.3 Projeto 1.3.4 Síntese 1.3.5 Análise 1.3.6 Otimização

1.3.2 Estrutura

Page 35: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1.3 SISTEMAS 1.3.2 Estrutura

Quanto mais complexa a estrutura, mais difíceis o projeto, a análise e a operação do sistema (processos químicos fluxogramas).

1 2

acíclica

1 2

cíclica

1

2

com convergência

Exemplos de Estruturas de Sistemas

É a forma como as conexões interligam os elementos do sistema.

21

3 4

5

7

6

complexa

com bifurcação

1

2

Page 36: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1.3 SISTEMAS 1.3.1 Conceito 1.3.2 Estrutura 1.3.3 Projeto 1.3.4 Síntese 1.3.5 Análise 1.3.6 Otimização

1.3.3 Projeto

Page 37: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1.3 SISTEMAS 1.3.3 Projeto

(a) previsão do desempenho do sistema.(b) avaliação do desempenho do sistema.

(a) escolha de um elemento para cada tarefa.(b) definição da estrutura do sistema.

PROJETO = SÍNTESE ANÁLISE

Denominação genérica atribuída ao conjunto numeroso e diversificado de atividades associadas à criação de um sistema.

Esse conjunto compreende dois sub-conjuntos que interagem:

SÍNTESE

ANÁLISE

Page 38: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

À luz desses conceitos, as atividades do Projeto ficam melhor organizadas

Page 39: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Investigar mercado para o produto

Investigar disponibilidade de matéria prima

Estabelecer as condições da reação e sub-produtos

Estabelecer o número

e o tipo dos reatores

Definir o número e o tipo dos separadores

Definir o número e o tipo de trocadores de

calor

Estabelecer malhas

de controle

Definir o fluxogramado processo

Calcular as dimensões

dos equipamentosCalcular o consumo de

matéria prima

Calcular o consumo de

utilidades

Calcular o consumo de insumos

Calcular a vazão dascorrentes

intermediárias

Investigar reagentesplausíveis

Avaliar a lucratividadedo processo

Page 40: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Estabelecer o número

e o tipo dos reatoresDefinir o número e o tipo dos separadores

Definir o número e o tipo de trocadores de

calor

Estabelecer malhas

de controle

Definir o fluxogramado processo

Investigar mercado para o produto

Investigar disponibilidade

das matérias primas

Definir as condições das reações e identificar os sub-produtos gerados

Investigar reagentesplausíveis

SELEÇÃO DEROTAS QUÍMICAS

SÍNTESE ANÁLISE

Calcular as dimensõesdos equipamentos

Calcular o consumo de matéria prima

Calcular o consumo de utilidades

Calcular o consumo dos insumos

Calcular a vazão dascorrentes

intermediárias

Avaliar a lucratividadedo processo

Page 41: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1.3 SISTEMAS 1.3.1 Conceito 1.3.2 Estrutura 1.3.3 Projeto 1.3.4 Síntese 1.3.5 Análise 1.3.6 Otimização

1.3.4 Síntese

Page 42: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1.3 SISTEMAS 1.3.4 Síntese

(a) escolha de um elemento para cada tarefa.(b) definição da estrutura do sistema.

No Projeto: é a etapa criativa

Genericamente: síntese significa compor um todo a partir de suas partes

PROJETO = SÍNTESE ANÁLISE

Page 43: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Problema Ilustrativo

Estabelecer o fluxograma de um processo para produzir um produto P a partir dos reagentes A e B

Separadores plausíveis: Destilação Simples (DS) ou Destilação Extrativa (DE).

Reatores plausíveis: Reator de Mistura (RM) ou Reator Tubular (RT)Os reagentes devem ser pré-aquecidos e o efluente do reator resfriado.

RTRM

DS DE

Page 44: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Problema Ilustrativo

Estabelecer o fluxograma de um processo para produzir um produto P a partir dos reagentes A e B

- Com Integração Energética (CI): - trocador de integração (T).

- Sem Integração Energética (SI): - aquecedor (A) com vapor; - resfriador (R) com água;

Esquemas plausíveis de troca térmica:

T

A R

Page 45: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Equipamentos disponíveis para a geração do fluxograma do Processo Ilustrativo

RM

Reator demistura

RT

Reator tubular

DS

Coluna de destilaçãosimples

DE

Coluna de destilaçãoextrativa

A

Aquecedor

R

Resfriador

T

Trocador deIntegração

A Síntese consiste em combinar esses equipamentos formando todos os fluxogramas plausíveis em busca do melhor.

Um problema com multiplicidade de soluções

Page 46: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Fluxogramas Plausíveis para a Processo Ilustrativo

DS

RM

R

A

A,B

P,A

P

A

(7)

RM

A,B

P,A

DS

P

A

T

(8)

RM

R

A

A,B

P,A

P

A

DE

(9)

DSRT RAA,B A,P

P

A

(11)

Gerados ao Acaso

Page 47: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Fluxogramas Plausíveis para a Processo IlustrativoGerados ao Acaso

RM

A,B

P,A

P

A

T DE

(10)

DSRT A,P

P

A

T

A,B

(12)

RT RAA,B A,P

P

A

DE

(13)

RT A,P

P

A

T

A,B

DE

(14)

Page 48: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Neste exemplo, foram gerados os 8 fluxogramas possíveis

Aumentando o número de operações e de equipamentos plausíveis, o número de fluxogramas possíveis aumenta

exponencialmente, provocando a chamada

MULTIPLICIDADE DE SOLUÇÕES

Page 49: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

EXPLOSÃO COMBINATÓRIA !!!

Page 50: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Desafio: encontrar a melhor solução

SÍNTESEGeração de todos os fluxogramas possíveis

Conjunto numeroso e desordenado

ANÁLISEPrevisão e avaliação de cada

fluxograma

Page 51: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Muitas vezes abre-se mão da solução ótima em favor da melhor solução possível supostamente próxima da ótima

A busca da solução ótima é muitas vezes impraticável, e até mesmo irrelevante, pois pode existir um conjunto de

soluções igualmente boas, equivalentes.

Page 52: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1.3 SISTEMAS 1.3.1 Conceito 1.3.2 Estrutura 1.3.3 Projeto 1.3.4 Síntese 1.3.5 Análise 1.3.6 Otimização 1.3.5 Análise

Page 53: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1.3 SISTEMAS 1.3.5 Análise

Genericamente análise significa:

- decompor um todo em suas partes,

- compreender o comportamento das partes e, a partir daí,

- compreender o comportamento do todo.

PROJETO = SÍNTESE ANÁLISE

Page 54: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Para cada solução alternativa gerada na Síntese:(a) previsão do desempenho do sistema.(b) avaliação do desempenho do sistema.

Principais dimensões dosequipamentos

Consumo de utilidadesmatérias primas e insumos

Especificaçõesde projeto

Modelo Matemático

previsão

Principais dimensões dosequipamentos

Consumo de utilidadesmatérias primas e insumos

Modelo Econômico

avaliaçãoLucro

No caso de processos químicos:

Page 55: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

0,030

0,035

02468

101214161820

0,002

0,004

0,006

0,008

0,010

0,012

0,014

0,016

0,018

0,020

MULTIPLICIDADE DE SOLUÇÕES NA ANÁLISE

Cada par (x1,x2) é uma solução viável

Page 56: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1.3 SISTEMAS 1.3.1 Conceito 1.3.2 Estrutura 1.3.3 Projeto 1.3.4 Síntese 1.3.5 Análise 1.3.6 Otimização 1.3.6 Otimização

Page 57: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

O projeto passa pela geração de estruturas e pela otimização do desempenho de cada estrutura, base em que elas serão comparadas em busca da melhor.

Page 58: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1.3 SISTEMAS 1.3.6 Otimização

Fonte da complexidade: multiplicidade de soluções nos níveis tecnológico, estrutural e paramétrico.

Nível Tecnológico: determinar a melhor rota química.

Nível Paramétrico (Análise): determinar as dimensões ótimas de equipamentos e correntes.

Nível Estrutural (Síntese): determinar a estrutura ótima.

O Projeto de Processos é um problema complexo de otimização.

Multiplicidade de Soluções

Exige a busca da

OtimizaçãoSolução Ótima

através da

Page 59: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Fluxogramas Plausíveis para a Processo Ilustrativo

DS

RM

R

A

A,B

P,A

P

A

(7)

RM

A,B

P,A

DS

P

A

T

(8)

RM

R

A

A,B

P,A

P

A

DE

(9)

DSRT RAA,B A,P

P

A

(11)

Gerados ao Acaso

Page 60: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

0,030

0,035

02468

101214161820

0,002

0,004

0,006

0,008

0,010

0,012

0,014

0,016

0,018

0,020

MULTIPLICIDADE NA ANÁLISE

Problema: determinar o melhor par de valoresDificuldade: infinidade de soluções viáveis

Cada par (x1,x2) é uma solução viável

Page 61: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Como resolver eficientemente um problema tão complexo: otimização simultânea em três níveis?

INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL !

Page 62: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

CIÊNCIAS BÁSICAS

FUNDAMENTOS

ENG. DE EQUIPAMENTOS

ENG. DE PROCESSOS

Engenharia de Sistemas:No tratamento de conjuntos complexos de elementos interdependentes

Inteligência Artificial:Na resolução de problemas combinatórios

A Engenharia de Processos surgiu com a “Fertilização” da Eng. Química tradicional com elementos de:- Engenharia de Sistemas - Inteligência Artificial

Potencializa o conhecimento específico da Engenharia Química: o engenheiro químico passa a utilizar os seus conhecimentos de forma mais organizada e mais eficiente. Projeto mais rápido e mais eficiente. Resultam processos mais econômicos, seguros e limpos.

Page 63: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1. INTRODUÇÃO GERAL1. INTRODUÇÃO GERAL

1.1 Projeto de Processos Químicos1.2 Engenharia de Processos1.3 Sistemas1.4 Inteligência Artificial1.5 Sistematização do Projeto de Processos1.6 Organização da Disciplina1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na

Engenharia Química1.8 ComputaçãoBibliografia

1.4 Inteligência Artificial

Page 64: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1.4 INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL

Ramo da Ciência da Computação que estuda a forma como o homem utiliza intuitivamente

Inteligência e Raciocínio

na solução de problemas complexos, implementando-as em máquinas

Inteligência: faculdade abstrata de perceber relações entre objetos

Raciocínio

G

Conclusão

Raciocínio: faculdade ou processo de tirar conclusões lógicas

A

B

C

D

E

F

ObjetosInteligência

Page 65: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

- sistemas especialistas

- nesta disciplina: resolução de problemas combinatórios

Aplicações de Inteligência Artificial

- processamento de linguagem natural

- percepção e reconhecimento de padrões

- armazenamento e recuperação de informação

- robótica

- jogos

- programação automática

- lógica computacional

- sistemas com aprendizado

Page 66: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Estratégias básicas preconizadas pela Inteligência Artificial na Resolução de Problemas Complexos

Decomposição e Representação

Page 67: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

(a) decomposição:

- decompor um problema complexo em sub-problemas mais simples.- obter a solução do problema complexo resolvendo os

problemas mais simples de forma coordenada.

(b) representação

Organizar as soluções segundo uma representação que oriente a sua a resolução.

Essas duas estratégias são aplicadas ao Projeto de Processos

Exemplo: o problema de projeto pode ser decomposto nos sub-problemas tecnológico (rotas químicas), estrutural (síntese) e

paramétrico (análise).

Exemplo: representação de problemas por Árvore de Estados.

Page 68: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Árvore de Estados

Representação com forma de árvore invertida: raiz, ramos, folhas

Raiz

1 2Estados Intermediários

da resolução de um problema

Soluções Parciais Incompletas

3 4 5 6

Estados FinaisSoluções Alternativas Completas

As soluções encontram-se “arrumadas”

ao contrário de...

Page 69: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

desordenadas

Page 70: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1. INTRODUÇÃO GERAL1. INTRODUÇÃO GERAL

1.1 Projeto de Processos Químicos1.2 Engenharia de Processos1.3 Sistemas1.4 Inteligência Artificial1.5 Sistematização do Projeto de Processos1.6 Organização da Disciplina1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na

Engenharia Química1.8 ComputaçãoBibliografia

1.5 Sistematização do Projeto de Processos

Page 71: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

INTELIGÊNCIA ARTIFICIALDecomposição e Representação de problemas

A partir de elementos de

ENGENHARIA DE SISTEMASProjeto, Síntese, Análise e Otimização

É possível sistematizar o Projeto !

Page 72: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Rota Química ?Fluxograma ?Dimensões ?

Problema: produzir P

As ações são:

Page 73: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Estabelecer o número

e o tipo dos reatoresDefinir o número e o tipo dos separadores

Definir o número e o tipo de trocadores de

calor

Estabelecer malhas

de controle

Definir o fluxogramado processo

Investigar mercado para o produto

Investigar disponibilidade

das matérias primas

Definir as condições das reações e identificar os sub-produtos gerados

Investigar reagentesplausíveis

SELEÇÃO DEROTAS QUÍMICAS

SÍNTESE ANÁLISE

Calcular as dimensõesdos equipamentos

Calcular o consumo de matéria prima

Calcular o consumo de utilidades

Calcular o consumo dos insumos

Calcular a vazão dascorrentes

intermediárias

Avaliar a lucratividadedo processo

Page 74: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Elas podem ser organizadas segundo umaÁrvore de Estados

Segue um exemplo simplificado:

- duas rotas química viáveis

- dois fluxogramas viáveis para cada rota

Page 75: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Nível TecnológicoSeleção de uma Rota

Fluxograma ?Dimensões ?

Nível EstruturalSíntese de um

FluxogramaDimensões ? Lucro?

Nível ParamétricoAnálise do Fluxograma

Dimensionamentodos Equipamentos

e das Correntes. Lucro.

Problema Complexo de Otimização em 3 Níveis : Solução?

RaizRota Química ?Fluxograma ?Dimensões ?

Decomposição e Representação do Problema de Projeto por Árvore de Estados

P?? ?

D+E P+FD,E P,F

??A+B P+C

A,B P,C

??

1 PAB Cx

?T D

2 PAB Cx

?T A

P3DE Fx

?DM

PF

4DE x

?M E

L

x

6 8

x o = 3x*

L

x

L

10

x o = 4x* xx o = 6x*

L

x

7

x o = 5x*

Page 76: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Nível TecnológicoSeleção de uma Rota

Fluxograma ?Dimensões ?

Nível EstruturalSíntese de um

FluxogramaDimensões ? Lucro?

Nível ParamétricoAnálise do Fluxograma

Dimensionamentodos Equipamentos

e das Correntes. Lucro.Solução Ótima: Reagentes = D,E; Fluxograma = 3; x = 4 demais dimensões.

RaizRota Química ?Fluxograma ?Dimensões ?

Busca Orientada por Árvore de Estados

P?? ?

D+E P+FD,E P,F

??A+B P+C

A,B P,C

??

1 PAB Cx

?T D

2 PAB Cx

?T A

P3DE Fx

?DM

PF

4DE x

?M E

L

x

6

x o = 3x*

8

L

xx o = 4x*

L

10

xx o = 6x*

L

x

7

x o = 5x*

Page 77: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

P?? ?

D+E P+FD,E P,F

??

L

x4

10

?

P3DE Fx

Nível TecnológicoSeleção de uma Rota

Fluxograma ?Dimensões ?

Nível EstruturalSíntese de um

FluxogramaDimensões ? Lucro?

Nível ParamétricoAnálise do Fluxograma

Dimensionamentodos Equipamentos

e das Correntes. Lucro.Solução Ótima: Reagentes = D,E; Fluxograma = 3; x = 4 demais dimensões.

RaizRota Química ?Fluxograma ?Dimensões ?

Solução do Problema de Projeto por Busca Orientada

Vantagem

Varre todas as soluções sem

repetiçõessem omitir a ótima

Desvantagem

Explosão Combinatória

(outros métodos)

Page 78: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

PROJETO = SÍNTESE ANÁLISE

SÍNTESE: responsável por disponibilizar todas as soluções.

ANÁLISE: responsável pela avaliação de cada solução.

De nada adianta a Síntese se não houver a Análise para avaliar cada solução.

De nada adianta a Análise se não houver a Síntese para gerar as soluções.

A Análise dá a palavra final.

Resumindo

Page 79: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

O Projeto como um problema de otimização em 3 níveis

de produzir P

Page 80: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1. INTRODUÇÃO GERAL1. INTRODUÇÃO GERAL

1.1 Projeto de Processos Químicos1.2 Engenharia de Processos1.3 Sistemas1.4 Inteligência Artificial1.5 Sistematização do Projeto de Processos1.6 Organização da Disciplina1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na

Engenharia Química1.8 ComputaçãoBibliografia

1.6 Organização da Disciplina

Page 81: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1.6 ORGANIZAÇÃO DA DISCIPLINA

Seqüência no Projeto: Síntese Análise

Seqüência Pedagógica: Análise Síntese

INTRODUÇÃO GERAL1

INTRODUÇÃO ÀSÍNTESE DE PROCESSOS

8

6

SÍNTESE DESISTEMAS DE SEPARAÇÃO

7

SÍNTESE

SÍNTESE DE SISTEMAS DE

INTEGRAÇÃO ENERGÉTICA

INTRODUÇÃO ÀANÁLISE DE PROCESSOS

2

ESTRATÉGIASDE CÁLCULO

3

OTIMIZAÇÃOAVALIAÇÃOECONÔMICA

4 5

ANÁLISE

Page 82: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1. INTRODUÇÃO GERAL1. INTRODUÇÃO GERAL

1.1 Projeto de Processos Químicos1.2 Engenharia de Processos1.3 Sistemas1.4 Inteligência Artificial1.5 Sistematização do Projeto de Processos1.6 Organização da Disciplina1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na Engenharia Química1.8 ComputaçãoBibliografia

1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na Engenharia Química

Page 83: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1.7 ORIGEM E EVOLUÇÃO DA ENGENHARIA DE PROCESSOSNA ENGENHARIA QUÍMICASituação até o final da década de 60: CIÊNCIAS BÁSICAS

FUNDAMENTOS

ENG. DE EQUIPAMENTOS

ENG. DE PROCESSOS

Nos 3 níveis mais internos: - conhecimento organizado em disciplinas consagradas constituindo o conteúdo básico dos cursos de Engenharia Química.

- vasta literatura de apoio (coleções, editoras especializadas).

- ensino compartimentado dos equipamentos com ausência de uma visão integrada dos processos.

Page 84: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1.7 ORIGEM E EVOLUÇÃO DA ENGENHARIA DE PROCESSOSNA ENGENHARIA QUÍMICASituação até o final da década de 60: CIÊNCIAS BÁSICAS

FUNDAMENTOS

ENG. DE EQUIPAMENTOS

ENG. DE PROCESSOS

No nível externo: - projeto praticado de forma semi-artesanal e ensinado informalmente (exercício de final de curso).

Contraste!

- ausência de literatura específica de apoio (restrita a temas correlatos).

- ensino de processos praticado de forma descritiva e individual: processo por processo, como se nada existisse em comum

Page 85: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

- Na Eng. de Equipamentos:os problemas são de natureza numérica (modelagem matemática, resolução dos modelos).

CIÊNCIAS BÁSICAS

FUNDAMENTOS

ENG. DE EQUIPAMENTOS

ENG. DE PROCESSOS

- Na Eng. de Equipamentos: equipamentos tratados individualmente.

A descontinuidade “conceitual” existentena passagemEng. de Equipamentos Eng. de Processos:

Natureza da Descontinuidade:

CIÊNCIAS BÁSICAS

FUNDAMENTOS

ENG. DE EQUIPAMENTOS

- Na Eng. de Processos: equipamentos são elementos interdependentes de um sistema integrado.

- Na Eng. de Processos: os problemas são de natureza lógica e combinatória (seleção e arranjo dos equipamentos).

Explicação para o contraste:

Page 86: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

CIÊNCIAS BÁSICAS

FUNDAMENTOS

ENG. DE EQUIPAMENTOS

ENG. DE PROCESSOS

Engenharia de Sistemas:No tratamento de conjuntos complexos de elementos interdependentes

Inteligência Artificial:Na resolução de problemas combinatórios

A Engenharia de Processos surgiu com a “Fertilização” da Eng. Química tradicional com elementos de:- Engenharia de Sistemas - Inteligência Artificial

Surgiu a maior novidade naEngenharia Química depoisdos Fenômenos de Transporte

Page 87: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Conseqüência Principal da Fertilização:

Questões, até então abordadas de forma intuitiva, passaram a ser tratadas de forma sistemática:

CIÊNCIAS BÁSICAS

FUNDAMENTOS

ENG. DE EQUIPAMENTOS

ENG. DE PROCESSOS

- a interdependência dos equipamentos.

- a seleção de equipamentos alternativos para uma mesma operação.

- a seleção dos arranjos (fluxogramas) alternativos para uma mesma rota química.

A Engenharia de Processos foi sistematizada: praticada de forma mais eficiente e “ensinável”.

Page 88: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

a prática do projeto com as diversas ferramentas importadas da Engenharia de Sistemas e da Inteligência Artificial.

o ensino da Engenharia Química com a criação de disciplinas estruturadas que proporcionam uma visão integrada dos processos acrescentando a dimensão de sistema, até então ausente.

A Engenharia de Processos veio revolucionar:

Page 89: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1981: 200 trabalhos publicados (Revisão: Nishida, Stephanopoulos e Westerberg; AIChE Journal).

Revistas: Computers & Chemical Engineering Industrial & Engineering Chemistry Research

Congressos: ESCAPE (European Symposium on Computer Aided Process Engineering); ENPROMER (Encontro sobre Processos Químicos do Mercosul); PSE (International Symposium on Process Systems Engineering)

Instituições: Institute for Complex Engineered Systems Carnegie Mellon University (Pittsburgh, USA)

No Mundo:

Page 90: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

As primeiras disciplinas:

1970: Análise e Simulação de Processos (PEQ/COPPE)

1976: Desenvolvimento e Projeto de Processos (EQ/UFRJ) Síntese de Processos (PEQ/COPPE)

No Brasil:

As primeiras teses:1. Taqueda, E.R., "Análise de Processos Complexos por Computador Digital", Tese de Mestrado, COPPE/UFRJ (1973)

2. Lacerda, A. I., "Síntese de Sistemas de Separação", Tese de Mestrado, COPPE/UFRJ (1980)

3. Santos, M. C., "Síntese Heurística de Sistemas de Reatores", Tese de Mestrado, COPPE/UFRJ (1980)

4. Araujo, M. A. S., "Eficiência do Uso de Energia em Processos e a Otimização de Redes de Trocadores de Calor", Tese de Mestrado, COPPE/UFRJ (1980).

Page 91: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Os conceitos e os métodos da Engenharia de Processos não se restringem à Engenharia Química clássica, mas também se aplicam ao crescente número de seus “offsprings” (descendentes):

Abrangência da Engenharia de Processos

- Engenharia Metalúrgica: siderurgia, beneficiamento de minérios.

- qualquer outra em que ocorram transformação de matéria e de conteúdo energético.

- Engenharia de Meio Ambiente: minimização de poluentes.

- Engenharia de Alimentos: produção.

- Engenharia de Polímeros: produção.

- Engenharia de Petróleo: refino.

Page 92: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1. INTRODUÇÃO GERAL1. INTRODUÇÃO GERAL

1.1 Projeto de Processos Químicos1.2 Engenharia de Processos1.3 Sistemas1.4 Inteligência Artificial1.5 Sistematização do Projeto de Processos1.6 Organização da Disciplina1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na Engenharia Química1.8 ComputaçãoBibliografia1.8 Computação

Page 93: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1.8 COMPUTAÇÃO

Problemas reais de projeto são de grande complexidade e demandam grande esforço computacional. O apoio da Informática é indispensável.

Existem diversos softwares comerciais: ASPEN, UNISIM, CHEMCAD, PRO/II, gPROMS, mas demandam licenças e treinamento. EXCEL + VBA.

Softwares nacionais:- PSPE (1985): Rajagopal, Castier, Gil PETROX (Petrobrás)

- EMSO: Projeto ALSOC (2003)(Ambiente Livre p/ Simulação, Otimização e Controle de Processos) – UFRGS, COPPE/UFRJ, USP, CT-PETRO/FINEP e Empresas Petroquímicas.

- DWSIM: Daniel Wagner (RN, 2007): VB.NET

Page 94: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1.8 COMPUTAÇÃO

Alunos devem saber programar FORTRAN, VISUAL BASIC, MATLAB, EXCEL, C/C++ (mercado procura !)

Demonstrações e aulas práticas programadas.

Todos os procedimentos ensinados na disciplina são descritos sob a forma de algoritmos programáveis.

Page 95: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

1. INTRODUÇÃO GERAL1. INTRODUÇÃO GERAL

1.1 Projeto de Processos Químicos1.2 Engenharia de Processos1.3 Sistemas1.4 Inteligência Artificial1.5 Sistematização do Projeto de Processos1.6 Organização da Disciplina1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na Engenharia Química1.8 ComputaçãoBibliografiaBibliografia

Page 96: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

BIBLIOGRAFIAEm ordem cronológica de publicação

Em vermelho, os livros que inspiraram a disciplina

01. STRATEGY OF PROCESS ENGINEERING Rudd,D.F. e Watson,C.C. - J.Wiley, 1968.

02. THE ART OF CHEMICAL PROCESS DESIGN Wells,G.L. e Rose,L.M. - Elsevier, 1968.

03. CHEMICAL PROCESS SIMULATION Husain,A. - Wiley-Eastern, 1968.

04. MATERIAL AND ENERGY BALANCE COMPUTATIONS Henley,E.J. e Rosen,E.M. - J.Wiley, 1969.

05. PROCESS SYNTHESIS Rudd,D.F., Powers,G.J. e Siirola,J.J. - Prentice-Hall, 1973.

Page 97: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

06. CHEMICAL PROCESS ECONOMICS Happel,J., Jordan,D.G. - Marcel Dekker, 1975.

07. INTRODUCTION TO CHEMICAL ENGINEERING AND COMPUTER CALCULATIONS Myers,A.L. - Prentice-Hall, 1976.

08. PROCESS FLOWSHEETING Westerberg,A.W., Hutchinson,H.P., Motard,R.L. e Winter, P. –

Cambridge, 1979.

09. PLANT DESIGN AND ECONOMICS FOR CHEMICAL ENGINEERS Timmerhaus,K.D. e Peters,M.S. - McGraw-Hill, 1980 (3a. Ed.).

10. STEADY-STATE FLOWSHEETING OF CHEMICAL PLANTS Benedek,P. - Elsevier, 1980.

Page 98: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

11. PROCESS ANALYSIS AND DESIGN FOR CHEMICAL ENGINEERS Resnick,W. - McGraw-Hill, 1981.

12. CHEMICAL PROCESS SYNTHESIS AND ENGINEERING DESIGN Kumar,A. - Tata McGraw-Hill, 1981.

13. AN INTRODUCTION TO CHEMICAL ENGINEERING DESIGN Sinnott,R.R. - Pergamon Press, 1983.

14. A GUIDE TO CHEMICAL ENGINEERING PROCESS DESIGN AND ECONOMICS, Ulrich,G.D. - J.Wiley, 1984.

15. CONCEPTUAL DESIGN OF CHEMICAL PROCESSES Douglas, J.M. - McGraw-Hill, 1988. 

Page 99: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

16. OPTIMIZATION OF CHEMICAL PROCESSES Edgar,T.F. e Himmelblau,D.M. - McGraw-Hill, 1988.

17. CHEMICAL PROCESS STRUCTURES AND INFORMATION FLOWS Mah, R.S.H. - Buterworths, 1990.

18. FOUNDATIONS OF COMPUTER-AIDED PROCESS DESIGN Siirola,J.J., Grossmann,I.E. e Stephanopoulos,G. (editores) - Cache-Elsevier, 1990.

19. ANALYSIS AND SYNTHESIS OF CHEMICAL PROCESS SYSTEMS Hartmann,K e Kaplick,K. - Elsevier, 1990.

20. CHEMICAL PROCESS DESIGN Smith,R. – McGraw-Hill, 1995. 

Page 100: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

21. SYSTEMATIC METHODS OF CHEMICAL PROCESS DESIGN Biegler,L.T., Grossmann,I.E. e Westerberg, A. W. - Prentice-Hall, 1997.

22. GREEN ENGINEERING Allen, D. T. e Shonnard, D. R. - Prentice Hall, 2002

23. ANALYSIS, SYNTHESIS AND DESIGN OF CHEMICAL PROCESSES Turton,R., Bailie,R.C, Whiting,W.B e Shaeiwitz,J.A. – Prentice Hall, 2003

24. PRODUCT AND PROCESS DESIGN PRINCIPLES Seider,W., Seader,J.D. e Lewin,D.R. – Wiley, 2004

25. ENGENHARIA DE PROCESSOS Perlingeiro, C. A. G. – Edgard Blucher, 2005

Page 101: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Ao final do Capítulo 1, os seguintes conceitos devem ter sido absorvidos:

Projeto de processos químicos: definição sintética.

Estrutura da disciplina: sua justificativa.

Inteligência Artificial: definição, estratégias básicas e a representação do projeto de processos por árvore de estados.

Otimização: conceito e aplicação no projeto.

Síntese e Análise: em que consistem, em que diferem e como se combinam no projeto.

Sistema: conceito e exemplos. A conveniência em se tratar um processo como um sistema.

Engenharia de Processos: seu papel como área da Engenharia Química.

Page 102: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

PROJETOROTAS QUÍMICASFLUXOGRAMAS

DIMENSÕES

Processos de Separação

Controle de Processos

Processos Tecnológicos

Termodinâmica

Avaliação Econômica

Transferência de Massa

Mecânica dos Fluidos

Reatores

Transferência de Calor

O PROJETO é o problema central da Engenharia Química

Dele decorrem todos os demais, encontrados

Durante a execução de um

projeto

Cursando alguma

disciplina

Page 103: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Os problemas específicos não têm existência própria.

Só existem:

(a) na definição de um processo em fase de projeto

(b) no aprimoramento de um processo já em operação

Page 104: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

PratoTorre de DestilaçãoTorre de DestilaçãoUnidade Industrial (Planta)

Unidade Industrial (Planta)Indústria Química

Indústria QuímicaSegmento IndustrialELEMENTOSISTEMA

Aplicação em Cascata do Conceito de Sistema

Page 105: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Nos primórdios da Indústria Química

Projeto: artesanal.

AtualmenteProjeto: atividade sofisticada

Demandando uma SISTEMATIZAÇÃO !!!

Com o desenvolvimento da Indústria Química, a competição passou a demandar:- maior lucratividade- maior segurança- preocupação com a preservação ambiental

acarretando a necessidade de:

(a) compreensão dos fenômenos ocorridos nos equipamentos (modelos)(b) utilização de métodos avançados de cálculo(c) utilização de recursos computacionais

Page 106: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL 04 DE AGOSTO DE 2008

Nos primórdios da Indústria Química

AtualmenteProjeto: atividade sofisticada

Demandando uma SISTEMATIZAÇÃO !!!

(a) concorrência praticamente inexistente(b) margens de lucro bastante favoráveisentão: uma única solução razoável para o projeto bastava para um processo alcançar o sucesso comercial projeto artesanal

(a) concorrência acirrada (b) custos de produção elevados(c) restrições de natureza ambiental(d) questões de segurançaentão: esforços para a busca da solução mais próxima da ótima projeto sofisticado.

Atualmente