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CAPÍTULO 1CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO GERALINTRODUÇÃO GERAL
04 DE AGOSTO DE 2008
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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
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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.
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Área da Engenharia Química dedicada ao Projeto de Processos Químicos
Começamos então o Capítulo conceituando Projeto de Processos Químicos.
ENGENHARIA DE PROCESSOS
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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
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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
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PLANTA INDUSTRIAL
Instalação física onde ocorrem as etapas do Processo Químico
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MatériaPrima
Produto
PLANTA INDUSTRIAL
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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/h
f3,1 = 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
9
10
11
12
13
14
15
Vd = 11.859 l
t*= 0,0833 h
r* = 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
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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
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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
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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
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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
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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
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FísicaQuímica
Físico-QuímicaBioquímica
CIÊNCIAS BÁSICAS
CIÊNCIAS BÁSICAS
Estudo dos fenômenos naturais
descritos formalmente através da
Matemática
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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
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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
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Tudo isso ensinado de forma sistemática nos
Cursos de Engenharia Química
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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.
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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.
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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
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NA ENGENHARIA QUÍMICA ...
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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
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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:
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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
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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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/27.jpg)
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
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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.
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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)
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Processo Químico !
Eco - SistemasCorpo Humano
Estabelecida Sistemas Econômicos
Constatada
AbstratosConcretos
Abrangência do Conceito de Sistema
21
3 4
5
7
6
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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
TU
RA
DO
R
alimentação
bombaDECANTADOR
20 HP
rafinadoproduto
W11
T11
W6
T6
W4
T4
f14
f24x14
W7
T7
T3
W1
T1x11
f11
f21
T2
f12
Ar
Ae
Vlt
r
f32
f23
Ac
W8
T8
W15
T15
W13
T13
W14
T14
W12
T12
W10
T10
W9
T9
W5
T5
f13
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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
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e do surgimento da área:
Engenharia de Sistema de Processos
PSE: Process System Engineering
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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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/35.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/36.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/37.jpg)
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
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À luz desses conceitos, as atividades do Projeto ficam melhor organizadas
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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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/40.jpg)
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
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/41.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/42.jpg)
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
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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
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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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/45.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/46.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/47.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/48.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/49.jpg)
EXPLOSÃO COMBINATÓRIA !!!
![Page 50: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/50.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/51.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/52.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/53.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/54.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/55.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/56.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/57.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/58.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/59.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/60.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/61.jpg)
Como resolver eficientemente um problema tão complexo: otimização simultânea em três níveis?
INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL !
![Page 62: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/62.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/63.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/64.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/65.jpg)
- 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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/66.jpg)
Estratégias básicas preconizadas pela Inteligência Artificial na Resolução de Problemas Complexos
Decomposição e Representação
![Page 67: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/67.jpg)
(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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/68.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/69.jpg)
desordenadas
![Page 70: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/70.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/71.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/72.jpg)
Rota Química ?Fluxograma ?Dimensões ?
Problema: produzir P
As ações são:
![Page 73: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/73.jpg)
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
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/74.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/75.jpg)
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+CA,B P,C
??
1 PAB Cx
?
T D
2PA
B 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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/76.jpg)
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+CA,B P,C
??
1 PAB Cx
?
T D
2PA
B 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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/77.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/78.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/79.jpg)
O Projeto como um problema de otimização em 3 níveis
de produzir P
![Page 80: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/80.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/81.jpg)
1.6 ORGANIZAÇÃO DA DISCIPLINA
Seqüência no Projeto: Síntese Análise
Seqüência Pedagógica: Análise Síntese
INTRODUÇÃO GERAL
1
INTRODUÇÃO À
SÍNTESE DE PROCESSOS
8
6
SÍNTESE DESISTEMAS DE SEPARAÇÃO
7
SÍNTESE
SÍNTESE DE SISTEMAS DE
INTEGRAÇÃO ENERGÉTICA
INTRODUÇÃO À
ANÁLISE DE PROCESSOS
2
ESTRATÉGIAS
DE CÁLCULO
3
OTIMIZAÇÃOAVALIAÇÃO
ECONÔMICA
4 5
ANÁLISE
![Page 82: CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/82.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/83.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/84.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/85.jpg)
- 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 passagem
Eng. 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](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022062408/56813c53550346895da5d6b7/html5/thumbnails/86.jpg)
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
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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”.
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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:
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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:
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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).
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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.
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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
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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
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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PROJETO
ROTAS 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
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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
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PratoTorre de Destilação
Torre de DestilaçãoUnidade Industrial (Planta)
Unidade Industrial (Planta)Indústria Química
Indústria QuímicaSegmento Industrial
ELEMENTOSISTEMA
Aplicação em Cascata do Conceito de Sistema
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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
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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