capítulo i - introdução e desenvolvimento do projeto de desenho

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UNIOESTE UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ CECE CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS DEQ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA DISCIPLINA DE PLANEJAMENTO E PROJETOS DA INDÚSTRIA QUÍMICA DOCENTE: CAMILO MOREJÓN RESUMO DOS CAPÍTULOS I E II TIMMERHAUS BRUNO HENRIQUE TAVARES BORBOREMA TOLEDO, 2010

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Page 1: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

UNIOESTE – UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ

CECE – CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS

DEQ – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

DISCIPLINA DE PLANEJAMENTO E PROJETOS DA INDÚSTRIA QUÍMICA

DOCENTE: CAMILO MOREJÓN

RESUMO DOS CAPÍTULOS I E II – TIMMERHAUS

BRUNO HENRIQUE TAVARES BORBOREMA

TOLEDO, 2010

Page 2: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

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SUMÁRIO

1. Introdução .................................................................................................... 5

1.1. Desenho de Plantas de Engenharia Química ........................................... 6

1.1.1. Desenvolvimento do Desenho de Processo ...................................... 6

1.2. Estimativas de Custo ................................................................................ 7

1.3. Fatores que Afetam a Lucratividade dos Investimentos ........................... 7

1.4. Desenho Ótimo ......................................................................................... 8

1.4.1. Desenho Econômico Ótimo ............................................................... 8

1.4.2. Desenho Ótimo de Operação ............................................................ 8

1.4.3. Considerações Práticas no Desenho ................................................. 8

2. Desenvolvimento do Desenho do Processo ................................................ 9

2.1. Procedimento do Design do Projeto ......................................................... 9

2.1.1. Tipos de Design ................................................................................. 9

2.1.2. Estudo de Viabilidade ...................................................................... 10

2.1.3. Desenvolvimento do Processo ......................................................... 11

2.1.4. Design .............................................................................................. 11

2.1.5. Construção e Operação ................................................................... 11

2.2. Diagramas de Fluxo ............................................................................ 12

2.3. Descrição de Um Problema ................................................................ 12

2.3.1. Pesquisa Literária ............................................................................ 12

2.3.1.1. Balanço de Massa e Energia ........................................................ 14

2.3.1.2. Escolha e o Design do Equipamento ............................................ 16

2.4. Comparação de Processos Diferentes ................................................ 19

2.5. Design e Especificações dos Equipamentos ....................................... 21

2.5.1. Scale-up no Design .......................................................................... 21

2.5.2. Fatores de Segurança ..................................................................... 21

Page 3: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

3

2.5.3. Especificações ................................................................................. 21

2.5.4. Materiais de Construção .................................................................. 23

3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................... 24

Page 4: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

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SUMÁRIO DE IMAGENS

Figura 1 – Diagrama de fluxo qualitativo para a produção do

dodecilbenzeno sulfonato de sódio (Fonte: TIMMERHAUS, 1991). ................. 13

Figura 2 – Diagrama de fluxo quantitativo para a produção do

dodecilbenzeno sulfonato de sódio (Fonte: TIMMERHAUS, 1991). ................. 15

Figura 3 – Diagrama de equipamentos simplificado para a produção de

dodecilbenzeno sulfonato de sódio (Fonte: TIMMERHAUS, 1991). ................. 17

Figura 4 – Folha de especificações para trocadores de calor (Fonte:

TIMMERHAUS, 1991). ..................................................................................... 22

SUMÁRIO DE TABELAS

Tabela 1 – Especificações dos equipamentos utilizados na alquilação (Fonte:

TIMMERHAUS, 1991). ..................................................................................... 16

Tabela 2 – Estimativa do preço dos equipamentos para a alquilação (Fonte:

TIMMERHAUS, 1991). ..................................................................................... 18

Tabela 3 – Estimativa do custo dos equipamentos de todo o processo (Fonte:

TIMMERHAUS, 1991). ..................................................................................... 18

Tabela 4 – Estimativa de investimento de capital fixo (Fonte: TIMMERHAUS,

1991). ............................................................................................................... 19

Page 5: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

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1. Introdução

Ao longo dos tempos, notou-se que pessoas das mais diversas áreas

eram criadores de tecnologias revolucionárias, cada uma em sua devida época,

na qual estes criadores as desenvolveram com ou sem o consentimento das

ciências fundamentais e das matérias relacionadas à engenharia. Porém, hoje

em dia o desenvolvimento de novos produtos e serviços tem sido algo restrito

às empresas, que são compostas por cidadãos de vários nichos.

Uma parte desses nichos restringe aos engenheiros, que devem possuir

a habilidade de aplicar todo o conhecimento às situações práticas da empresa,

com a finalidade de realizar algum produto ou serviço benéfico à sociedade.

Contudo, para a aplicação de determinada inovação, o engenheiro deve

reconhecer os impasses econômicos e proceder adequadamente, analisando

os limites impostos pelas condições industriais.

O desenvolvimento de uma nova planta ou processo de um conceito de

avaliação até uma realidade rentável é complexo. Um projeto de planta-

desenho condiz a uma série de etapas:

Início;

Avaliação preliminar da economia e mercado;

Desenvolvimento das informações necessárias ao desenho final;

Avaliação econômica final;

Desenho de engenharia detalhado;

Aquisições;

Construção/ Edificação/ Instalação;

Start-up e testes;

Produção.

A planta-desenho envolve uma gama de competências, nas quais pode-

se citar a investigação, análise de mercado, desenhos de peças individuais de

equipamentos, estimativas de custo, programação, dentre outras.

Page 6: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

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1.1. Desenho de Plantas de Engenharia Química

O termo desenho de plantas incluem todos os aspectos de engenharia

envolvidos no desenvolvimento tanto de plantas industriais novas, modificadas

ou expandidas.

O engenheiro químico deverá fazer avaliações econômicas de novos

processos, desenhando peças individuais de equipamentos para o novo

empreendimento proposto, ou desenvolvendo um layout da planta para a

coordenação do funcionamento global.

1.1.1. Desenvolvimento do Desenho de Processo

São várias as etapas para o desenvolvimento de um desenho de

processo, sendo que a primeira deve ser a introdução da ideia básica podendo

se originar em qualquer parte da empresa, como por exemplo no departamento

de vendas, como resultado de um pedido de um cliente, ou para competir com

um concorrente. Pode ser um resultado de um programa de investigação ou

uma ramificação de um programa da companhia. Pode até mesmo acontecer

com alguém que esteja familiarizado com os objetivos e necessidades da

empresa.

Se a análise inicial indica que a ideia pode ter possibilidades de

desenvolvimento dentro de um projeto interessante, uma pesquisa preliminar

ou programa de investigação será iniciado.

Um levantamento geral das possibilidades de um processo bem

sucedido é feito considerando as operações químicas e físicas envolvidas, bem

como os aspectos financeiros.

Posteriormente, inicia-se a pesquisa do processo, que inclui estudos

preliminares do mercado, experimentos em escalas laboratoriais e produção de

amostras do produto final.

Estabelecida as potencialidades do processo, o projeto passa para a

fase de desenvolvimento, na qual uma planta piloto poderá ser construída.

Page 7: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

7

As informações do desenho e outras informações do processo são

obtidas durante a fase de desenvolvimento que serão utilizadas como base

para as etapas adicionais do projeto do desenho.

Uma análise completa do mercado é feita, e amostras do produto final

são enviadas aos consumidores para determinar se o produto é satisfatório e

se há um bom potencial de venda.

Estimativas de custo de capital para a planta são feitas, os prováveis

retornos de investimento são determinados e uma completa análise de custo-

benefício do processo é desenvolvida.

Com todos os passos até agora discutidos, será verificado o aspecto

econômico e em caso de ser satisfatório, a fase final do desenho do processo

será iniciada.

Todos os detalhes do desenho serão trabalhados nesta fase (inclui-se

controles, serviços, layouts de tubulações, cotações de preços, especificações

e desenhos de peças individuais de equipamentos, etc). O desenho de uma

construção completa é feito com desenhos das elevações, arranjos do layout

da planta e outras informações adicionais exigidas para a construção da planta.

Por fim, adquire-se os equipamentos, constrói-se a planta, dá-se o start-up,

fazem-se melhorias operacionais, desenvolvem-se procedimentos operacionais

que fornecem os melhores resultados para a empresa.

1.2. Estimativas de Custo

Após a finalização do desenho do processo final, pode-se fazer as

estimativas de custos detalhadas utilizando as informações da indústria e dos

equipamentos previamente disponíveis, considerando todos os fatores ao

analisar os custos.

1.3. Fatores que Afetam a Lucratividade dos Investimentos

Primeiramente, deve-se ter em mente que os diretores têm a função

primordial de maximizar os lucros em longo prazo na indústria, sendo que as

decisões sobre o investimento de capital devem ser feitas com cautela.

Page 8: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

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O dinheiro é a força motriz para uma empresa manter-se ativa, e quando

a mesma investe dinheiro, ela espera receber um retorno durante o período em

que o dinheiro esteja sendo usado sendo que o retorno depende do grau de

risco que é assumido, podendo depender do processo a ser usado, do produto

a ser produzido, das vendas, etc.

1.4. Desenho Ótimo

Define-se por desenho ótimo o desenho dos equipamentos e métodos

que darão os melhores resultados para a empresa, cabendo esta

responsabilidade para ao(s) engenheiro(s) químico(s) escolher o melhor

processo.

1.4.1. Desenho Econômico Ótimo

A base para um desenho econômico ótimo é determinada a partir do

método em que se obtêm menos custos com o mesmo resultado final.

Em alguns casos pode ser que não tenham produtos finais conforme o

esperado, tornando-se necessário considerar a qualidade do produto ou da

operação tanto quanto a parte de custos.

1.4.2. Desenho Ótimo de Operação

Como vários processos requerem condições específicas de operação

para obter-se o melhor resultado, o engenheiro químico deve lembrar que

considerações econômicas acabam determinando a maioria das decisões

quantitativas.

1.4.3. Considerações Práticas no Desenho

Fora da idealidade, ou seja, em questões reais, o engenheiro químico

não deve perder o senso das limitações práticas envolvidas em um desenho.

No desenvolvimento do layout da planta, o engenheiro deve analisar os

espaços ocupados pelos equipamentos; as válvulas de controle, em que

devem estar presentes onde elas possam ser facilmente acessadas pelos

operadores; deve haver espaço suficiente para a realização de manutenções,

etc.

Page 9: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

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2. Desenvolvimento do Desenho do Processo

A principal responsabilidade do engenheiro químico é o design,

construção e operação de plantas químicas, sendo que o profissional deve

pesquisar informações adicionais constantemente a fim de incrementar estas

funções, além de sempre estar disposto a considerar novos designs, na

tentativa de entender os fatores que controlam o processo, tanto químicos

quanto físicos, com o objetivo de sempre melhorar a tecnologia empregada.

As informações necessárias são disponíveis em diversas fontes, como

publicações recentes de dados de operação de processos químicos,

laboratoriais e de plantas-piloto.

O engenheiro deve se questionar em relação a determinadas decisões,

como segue alguns exemplos: “Quais são os melhores métodos que garantem

segurança e viabilidade dos dados?”; “Quais são suficientes e quais são

confiáveis?”; “Existe alguma correlação entre os dados a ser utilizada,

particularmente as que permitem uma melhor extrapolação?”.

2.1. Procedimento do Design do Projeto

O desenvolvimento do design do projeto sempre inicia com uma ideia ou

um plano, sendo que esta ideia deve ser clara e concisa a fim de definir o

objetivo do projeto.

2.1.1. Tipos de Design

Os métodos para a realização do design do projeto pode ser divido nas

seguintes classificações:

Designs preliminares ou designs de estimativas rápidas: são base para

determinar se o serviço será feito no processo proposto. É um método com

resultados aproximados, com poucos detalhes inclusos e um gasto mínimo

de tempo em cálculos. Se os resultados do desenho preliminar mostrar que

o serviço é justificado, então parte-se às estimativas detalhadas.

Designs de estimativas detalhadas: Potencial de custo-benefício é

determinado pela análise e cálculos detalhados. As especificações exatas de

equipamentos não são dadas, e é gasto o mínimo de tempo com o design.

Page 10: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

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Se for determinado que o projeto proposto seja comercialmente viável, parte-

se aos desenhos detalhados.

Design detalhados: As especificações completas são apresentadas para

todos os componentes da planta e valores corretos (atualizados) são obtidos

a partir de cotações de preços.

2.1.2. Estudo de Viabilidade

Antes de qualquer trabalho detalhado do design seja feito, os aspectos

técnicos e econômicos do processo em questão devem ser examinados. As

reações e processos físicos envolvidos devem ser considerados, bem como as

condições de potencial de mercado para o produto em vista.

Abaixo é apresentada a lista de itens que devem ser considerados

numa pesquisa de viabilidade:

Materiais (disponibilidade, quantidade, qualidade, custo);

Termodinâmica e cinética das reações químicas envolvidas (equilíbrio,

taxas, condições ótimas);

Serviços e equipamentos disponíveis no momento;

Serviços e equipamentos que devem ser incorporados;

Estimativa do custo de produção e investimento total;

Lucros (provável e ótimo, por quilograma de produto por ano, retorno do

investimento);

Materiais de construção;

Considerações de segurança;

Mercado (oferta e demanda, novos usuários, usuários atuais, quantidade de

clientes);

Competição (estatísticas de produção global, comparação de vários

processos de produção, especificação dos competidores);

Propriedades dos produtos (físicas e químicas);

Vendas e métodos de vendas (métodos de vendas e distribuição, serviços

técnicos requeridos);

Restrições navais e de containers;

Localização da planta;

Situação de patentes e restrições legais.

Page 11: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

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2.1.3. Desenvolvimento do Processo

Em diversos casos, uma pesquisa preliminar de viabilidade indica que

uma pesquisa adicional nos ramos de dados laboratoriais ou da planta-piloto

são necessários, e um plano para obter estas informações deverão ser

iniciados, a fim de se ter dados do processo precisos, como balanços de massa

e energia e condições de operação do processo.

2.1.4. Design

Se a empresa tiver informações suficientes disponíveis, um design

preliminar poderá ser desenvolvido em conjunto com a pesquisa de viabilidade,

com a finalidade de obter um processo de produção trabalhável. Deve-se

conhecer as especificações do produto e a disponibilidade da matéria-prima.

Como mencionado no item 2.1.3., deve-se fazer um balanço de massa.

Deve-se também saber quais os equipamentos e suas respectivas

especificações, apresentando-as em tabelas e no relatório do desenho final,

sendo que estas tabelas devem conter os seguintes dados:

Colunas de destilação: número de pratos, condições operacionais,

diâmetro da coluna, material de construção, layout, etc.;

Tanques: tamanho, material de construção, embalagem, etc.;

Reatores: tipo de catálise, diâmetro e altura, trocas de calor, ciclos e

regenerações, material de construção, etc.;

Trocadores de calor: variação de temperatura, percentual de vaporização,

pressão, material de construção, etc.;

Bombas e compressores: tipo, potência, pressão, energia, gravidade,

viscosidade, etc.;

Instrumentos: função e qualquer exigência particular;

Equipamento especial: separações mecânicas, misturadores, secadores,

etc.

2.1.5. Construção e Operação

Quando é decidido de proceder com a construção da planta, começa a

demanda pelo rápido startup da mesma. Longos atrasos podem ser

encontrados na fabricação de peças de equipamentos, na qual poderá

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acarretar no atraso das entregas. Estes fatores devem ser considerados no

desenvolvimento também.

2.2. Diagramas de Fluxo

O engenheiro químico utiliza os diagramas de fluxo para apresentar a

sequência dos equipamentos, bem como as operações unitárias de todo o

processo, para simplificar a visualização e para indicar a quantidade de

material e energia percorridos no projeto. Estes diagramas podem ser divididos

em três classes:

Qualitativo: indica o fluxo de materiais, operações unitárias envolvidas,

equipamentos necessários e informações de operação;

Quantitativo: mostra as quantidades de materiais exigidos para a

operação do processo;

Detalhado/Combinado: mostra a localização de reguladores de

temperatura e pressão, tanto quanto a localização de válvulas

controladoras e instrumentos especiais, sendo que cada parte do

equipamento é mostrada e designada por um código numérico.

2.3. Descrição de Um Problema

Uma conservadora companhia de petróleo foi recentemente

reorganizada e a nova gerência decidiu que a companhia deveria diversificar as

operações dentro da área petroquímica se ela deseja competitividade. A

divisão de pesquisa da companhia sugeriu que uma área promissora seria o

desenvolvimento e produção de detergentes sintéticos biodegradáveis usando

alguns dos hidrocarbonetos intermediários atualmente disponíveis na refinaria.

Uma pesquisa da divisão de mercado indicou que a companhia poderia esperar

obter 2,5% do mercado de detergentes se uma planta com produção anual de

15 milhões de kg fosse construída. O grupo de desenho foi instruído a proceder

primeiro com um desenho preliminar e uma estimativa de custos atualizada

para uma produção de detergente não-biodegradável similar.

2.3.1. Pesquisa Literária

Uma pesquisa na literatura revela que a maioria dos detergentes não-

biodegradáveis são sulfatos de alquilbenzenos (ABS). Existem diversos

esquemas para a produção do “ABS”. A grande parte destes são variações do

Page 13: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

13

processo de produção do dodecilbenzeno sulfonato de sódio, que é mostrado

na Figura 1.

Figura 1 – Diagrama de fluxo qualitativo para a produção do dodecilbenzeno sulfonato de sódio (Fonte: TIMMERHAUS, 1991).

As reações básicas que ocorrem no processo são de alquilação,

sulfonação e neutralização, respectivamente mostradas abaixo.

A literatura indica que os rendimentos de 85 a 95% foram obtidos na

alquilação, enquanto que no processo de sulfonação são de 100% e na

neutralização, tem-se no mínimo 95%.

Page 14: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

14

As condições de operação para este processo descriminados na

literatura variam de alguma forma em relação ao processo escolhido.

2.3.1.1. Balanço de Massa e Energia

O processo escolhido para a produção do detergente não-

biodegradável é essencialmente contínuo, embora os passos de alquilação,

sulfonação e neutralização são semicontínuos.

As provisões para possíveis paralisações para reparos e manutenção

são incorporadas ao design do processo, especificando a operação da planta

para 300 dias por ano. Supondo um rendimento de 90% na alquilação e que o

produto sulfonado de dodecilbenzeno de sódio seja 85% ativo com 15% de

sulfato de sódio como inerte, o balanço de massa fica:

Componentes de entrada:

Alquilação:

Balanço de enxofre:

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15

O balanço de massa mostrado na Figura 1 pode ser moldado a fim de

determinar uma base diária de massa no processo, ilustrado na Figura 2.

Figura 2 – Diagrama de fluxo quantitativo para a produção do dodecilbenzeno sulfonato de sódio (Fonte: TIMMERHAUS, 1991).

Page 16: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

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Após feito um balanço de massa completo, os valores quantitativos de

massa são usados para calcular os balanços de energia em cada equipamento.

2.3.1.2. Escolha e o Design do Equipamento

O design do equipamento para a avaliação preliminar do processo

envolve a determinação do tamanho do equipamento (em termos de volume),

fluxo por unidade de tempo, ou área superficial.

Para a escolha de um volume para um determinado reator, assume-se

primeiramente o tempo de operação e as condições de operação. Recomenda-

se adicionar 10% no volume devido ao chamado „fator de segurança‟.

Para a escolha de um determinado trocador de calor, utilizam-se

conceitos de termoquímica e termodinâmica para determinar a área de troca

térmica.

Para os tanques de armazenamento, é necessário saber o tempo em

que o produto permanecerá nos tanques. Com isso, calcula-se o volume

necessário.

Após escolhido cada equipamento e suas características, cria-se uma

tabela detalhando os equipamentos. Vide exemplo na Tabela 1.

Tabela 1 – Especificações dos equipamentos utilizados na alquilação (Fonte: TIMMERHAUS, 1991).

Page 17: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

17

A Figura 3 mostra um diagrama de equipamentos simplificado para o

processo proposto e inclui o tamanho específico ou a capacidade de cada parte

do processo.

Figura 3 – Diagrama de equipamentos simplificado para a produção de dodecilbenzeno sulfonato de sódio (Fonte: TIMMERHAUS, 1991).

Page 18: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

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Estimando-se o preço dos equipamentos para a alquilação, cria-se uma

outra tabela, representada pela Tabela 2.

Tabela 2 – Estimativa do preço dos equipamentos para a alquilação (Fonte: TIMMERHAUS, 1991).

Com os dados da Tabela 2, pode-se estimar os valores dos

equipamentos para as outras áreas do processo, como consta na Tabela 3,

porém este método empregado apresenta um erro de aproximadamente 30%.

Tabela 3 – Estimativa do custo dos equipamentos de todo o processo (Fonte: TIMMERHAUS, 1991).

Após estimado o custo de todos os equipamentos do processo, é hora

de estimar o custo de capital de investimento, ou seja, toda a quantia a ser

investida na empresa, seja na parte operacional, seja na parte administrativa,

na parte de equipamento, no terreno, nas contas e etc. Esta estimativa

encontra-se na Tabela 4.

Page 19: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

19

Tabela 4 – Estimativa de investimento de capital fixo (Fonte: TIMMERHAUS, 1991).

2.4. Comparação de Processos Diferentes

Os seguintes itens devem ser considerados em comparações:

Fatores técnicos:

a. flexibilidade do processo;

b. operação contínua;

c. controles especiais envolvidos;

d. eficiência comercial;

e. dificuldades técnicas envolvidas;

f. exigências de energia;

g. possibilidades de desenvolvimentos futuros;

h. saúde e segurança.

Matérias-primas:

a. disponibilidade presente e futura;

b. exigência de processamento;

c. capacidade de estocagem;

d. problemas com manuseio de materiais.

Subprodutos:

a. quantidade produzida;

b. valor;

c. potencial de mercado e usos;

d. maneiras de descartes;

Page 20: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

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e. aspectos ambientais.

Equipamentos:

a. Disponibilidade;

b. material de construção;

c. custos iniciais;

d. custos de instalação e manutenção;

e. exigências de reposições;

f. desenhos especiais.

Localização da planta:

a. quantidade de terra necessária;

b. facilidades de transportes;

c. mercado consumidor próximo e recursos de matérias-primas

próximos;

d. disponibilidade de serviços e energia;

e. disponibilidade laboratorial;

f. clima;

g. restrições legais.

Custos:

a. matéria-prima;

b. energia;

c. depreciação;

d. outros custos fixos;

e. processamento;

f. necessidades laboratoriais;

g. estado real;

h. direitos e patentes;

i. controles ambientais.

Fator tempo:

a. finalização do projeto;

b. necessidade de desenvolvimento do processo;

c. tempo de mercado;

d. valor do dinheiro.

Considerações do processo:

Page 21: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

21

a. disponibilidade tecnológica;

b. matérias-primas comuns com outros processos;

c. consistência do produto com a companhia;

d. objetivos gerais da companhia.

2.5. Design e Especificações dos Equipamentos

Para desenvolver e apresentar uma planta completa, na qual possa

operar com uma eficiência industrial, o engenheiro químico deve ser capaz de

combinar as características de vários equipamentos em uma única planta

operacional.

O engenheiro que está desenvolvendo o design de um processo deve

aceitar a responsabilidade de preparar as especificações para cada

equipamento. A importância da correta escolha dos materiais dos

equipamentos deve ser conhecida.

2.5.1. Scale-up no Design

Quando dados precisos não são disponíveis na literatura, recomenda-

se criar uma planta piloto para poder adquirir os dados para os equipamentos

da planta. Os resultados destes testes devem ser redimensionados à

capacidade da planta. Esse redimensionamento (que geralmente é para

aumentar) é denominado scale-up.

Na Tabela 6 do capítulo 2 do livro Plant Design And Economics For

Chemical Engineers, escrito por TIMMERHAUS, apresenta uma análise de

fatores importantes de scale-up e design de equipamentos a partir de uma

planta piloto.

2.5.2. Fatores de Segurança

Cada equipamento utilizado na planta tem sua respectiva função, na

qual caso alguma incerteza governa algum equipamento, aplica-se o fator de

segurança.

2.5.3. Especificações

O engenheiro químico pode não ser um perito em todos os tipos de

equipamentos utilizados em plantas industriais, porém pode muito bem utilizar

a sabedoria alheia.

Page 22: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

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Antes de se comunicar com o fabricante, o engenheiro deve avaliar as

necessidades do design e preparar um documento demonstrando a

especificação primária para o equipamento em vista, na qual deva contar com:

Identificação;

Função;

Operação;

Materiais suportados;

Dados básicos de desenho;

Requisitos de isolamento;

Tolerâncias permitidas;

Informações especiais e detalhes pertinentes ao equipamento em particular,

como material de construção, instalação, data de entrega necessária,

suporte, e outros comentários importantes.

Um exemplo deste documento para as especificações de um trocador

de calor é mostrado na Figura 4.

Figura 4 – Folha de especificações para trocadores de calor (Fonte: TIMMERHAUS, 1991).

Page 23: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

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2.5.4. Materiais de Construção

Os efeitos de corrosão e erosão devem ser considerados no design

dos equipamentos e da planta. A resistência química e as propriedades físicas

dos materiais de construção são importantes para a escolha do design do

equipamento, devendo ser resistentes à ação corrosiva.

Page 24: Capítulo I - Introdução e Desenvolvimento do Projeto de Desenho

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3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] TIMMERHAUS, K. D.; PETERS, M. S.; Plant Design And Economics For

Chemical Engineers; 4th edition; McGraw-Hill; United States of America.