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Modelagem e simulação de processos
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INTRODUÇÃO GERAL
FINALIDADE
- a sua estrutura (organização)
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
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.
Área da Engenharia Química dedicada ao
Projeto de Processos Químicos
Começamos então o Capítulo conceituando
Projeto de Processos Químicos.
ENGENHARIA DE PROCESSOS
INTRODUÇÃO GERAL
1. Projeto de Processos Químicos
2. Engenharia de Processos
3. Sistemas
4. Inteligência Artificial
5. Origem e Evolução da Engenharia de Processos na
Engenharia Química
6. Computação
É o conjunto de ações desenvolvidas
Desde
A decisão de se
produzir um
determinado produto
químico
Até
Um plano bem definido
para a construção e a
operação da instalação
industrial.
PROJETO DE PROCESSOS QUÍMICOS
PLANTA INDUSTRIAL
Instalação física onde ocorrem as etapas do Processo Químico
Matéria
Prima Produto
PLANTA INDUSTRIAL
W6 =8.615 kg/h
T*6 = 150 oC
W10 =36.345 kg/h
T10 = 80 oC
W13 = 36.345 kg/h
T13 = 25 oC
W11 = 59.969 kg/h
T*11 = 15 oC
W8 = 228.101 kg/h
T*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/h
T7 = 150 oC
W5 = 36.345 kg/h
T*5 = 80 oC
W3 = 37.544 kg/h
x1,3 = 0,002
T3 = 25 oC
f1,3 = 120 kg/h
f2,3 = 37.424 kg/h
W4 = 1.200 kg/h
x*1,4 = 0,1
T4 = 80 oC
f1,4 = 120 kg/h
f2,4 = 1.080 kg/h
W12 = 59.969 kg/h
T*12 = 30 oC
W9 = 228.101 kg/h
T*9 = 30 oC
W14 = 1.080 kg/h
T*14 = 25 oC
W2 = 99.880 kg/h
x1,2 = 0,0008
T2 = 25 oC
f1,2 = 80 kg/h
f3,2 = 99.800 kg/h
EXTRATOR
Extrato
Rafinado
EVAPORADOR
CONDENSADOR RESFRIADOR MISTURADOR
BOMBA
1
2
3
4
5
6 7
8
9
10
11
12
13
14
15
Vd = 11.859 l
t*= 0,0833 h
r* = 0,60
Ae =
124 m2
Ac = 119 m2 Ar = 361 m2
W15 = 37.425 kg/h
T15 = 25 oC
Produto
Solvente
A.R. A.R.
Vapor
Matéria
prima
O conjunto de ações desenvolvidas
Desde
A decisão de se
produzir um
determinado produto
químico
Até
Um plano bem definido
para a construção e a
operação da instalação
industrial.
O conjunto é numeroso e diversificado !!!
1 PROJETO DE PROCESSOS QUÍMICOS
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 fluxograma
do processo
Calcular as
dimensões
dos equipamentos Calcular o consumo
de
matéria prima
Calcular o
consumo de
utilidades
Calcular o consumo
de
insumos
Calcular a vazão das
correntes
intermediárias
Investigar
reagentes
plausíveis Avaliar a
lucratividade
do processo
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.
2 ENGENHARIA DE PROCESSOS
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
Física
Química
Físico-Química
Bioquímica
CIÊNCIAS BÁSICAS
CIÊNCIAS BÁSICAS
Estudo dos fenômenos naturais
descritos formalmente através da
Matemática
Mecânica dos Fluidos
Transferência de Calor
Transferência de Massa
Cinética Química
Termodinâmica
(descritos por Modelos Matemáticos)
CIÊNCIAS BÁSICAS
FUNDAMENTOS
FUNDAMENTOS
Estudo dos fenômenos de interesse que
ocorrem nos equipamentos
Reatores
Trocadores de calor
Separadores
Torres de destilação
Torres de absorção
Extratores
Cristalizadores
Filtros
Outros...
Instrumentos de Controle Automático
CIÊNCIAS BÁSICAS
FUNDAMENTOS
ENG. DE EQUIPAMENTOS
Tratamento compartimentado!
ENGENHARIA DE EQUIPAMENTOS
Projeto e Análise dos Equipamentos de
Processo
Tudo isso ensinado de forma sistemática nos
Cursos de Engenharia Química
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.
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.
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
NA ENGENHARIA QUÍMICA ...
Processos Químicos
Processos Biotecnológicos
Produção de Alimentos
Outros Processos
CIÊNCIAS BÁSICAS
FUNDAMENTOS
ENG. DE EQUIPAMENTOS
ENG. DE PROCESSOS
Última camada de conhecimentos agregada à formação, pois
exige os conhecimentos encontrados nas camadas anteriores.
ENGENHARIA DE PROCESSOS
Projeto e Análise de Processos Industriais
(sistemas formados pelos equipamentos)
Surgiu a
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:
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
3 SISTEMAS
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:
2 1
3 4
5
7
6
(a) são conjuntos de elementos interdependentes (através de
conexões), cada qual capaz de executar uma ação específica.
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)
Processo Químico !
Eco - Sistemas Corpo Humano
Estabelecida Sistemas Econômicos
Constatada
Abstratos Concretos
Abrangência do Conceito de Sistema
2 1
3 4
5
7
6
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
água água
vapor
EVAPORADOR
EXTRATOR
CONDENSADOR RESFRIADOR
MISTURADOR
bomba DECANTADOR
20 HP
rafinado produto
W11 T11
W6 T6
W4 T4
f14 f24 x14
W7 T7
T3
W1
T1 x11
f11
f21
T2 f12
Ar
Ae
Vl t
r
f32
f23
Ac
W8 T8
W15
T15
W13 T13
W14 T14
W12
T12
W10 T10
W9 T9
W5 T5
f13
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
e do surgimento da área:
Engenharia de Sistema de Processos
PSE: Process System Engineering
3 SISTEMAS
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.
2 1
3 4
5
7
6
complexa
com bifurcação
1
2
3 SISTEMAS
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
À luz desses conceitos, as atividades do Projeto ficam melhor
organizadas
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 fluxograma
do processo
Calcular as
dimensões
dos equipamentos Calcular o consumo de
matéria prima
Calcular o consumo
de
utilidades
Calcular o consumo de
insumos
Calcular a vazão das
correntes
intermediárias
Investigar
reagentes
plausíveis Avaliar a lucratividade
do processo
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 fluxograma
do processo
Investigar mercado
para o produto
Investigar
disponibilidade
das matérias primas
Definir as condições
das reações e identificar
os sub-produtos gerados
Investigar reagentes
plausíveis
SELEÇÃO DE
ROTAS QUÍMICAS SÍNTESE ANÁLISE
Calcular as dimensões
dos equipamentos
Calcular o consumo
de matéria prima
Calcular o consumo
de utilidades
Calcular o consumo
dos insumos
Calcular a vazão das
correntes
intermediárias
Avaliar a lucratividade
do processo
3 SISTEMAS
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
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.
RT RM
DS DE
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
Equipamentos disponíveis para a geração do fluxograma do
Processo Ilustrativo
RM
Reator de
mistura
RT
Reator
tubular
DS
Coluna de destilação
simples
DE
Coluna de destilação
extrativa
A
Aquecedor
R
Resfriador
T
Trocador
de
Integração
A Síntese consiste em combinar esses equipamentos formando
todos os fluxogramas plausíveis em busca do melhor.
Um problema com multiplicidade de soluções
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 RA
A,B A,P
P
A
(11)
Gerados ao Acaso
Fluxogramas Plausíveis para a Processo Ilustrativo
Gerados ao Acaso
RM
A,B
P,A
P
A
TDE
(10)
DSRT
A,P
P
A
T
A,B
(12)
RT RAA,B A,P
P
A
DE
(13)
RTA,P
P
A
T
A,B
DE
(14)
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
EXPLOSÃO COMBINATÓRIA !!!
Desafio: encontrar a melhor solução
SÍNTESE Geração de todos os fluxogramas possíveis
Conjunto numeroso e desordenado
ANÁLISE Previsão e avaliação de cada
fluxograma
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.
3 SISTEMAS
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
Para cada solução alternativa gerada na Síntese:
(a) previsão do desempenho do sistema.
(b) avaliação do desempenho do sistema.
Principais dimensões dos
equipamentos
Consumo de utilidades
matérias primas e insumos
Especificações
de projeto
Modelo Matemático
previsão
Principais dimensões dos
equipamentos
Consumo de utilidades
matérias primas e insumos
Modelo Econômico
avaliação
Lucro
No caso de processos químicos:
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
0,020Lucr
o
x 2x1
MULTIPLICIDADE DE SOLUÇÕES NA ANÁLISE
Cada par (x1,x2) é uma solução viável
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.
3 SISTEMAS
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
Otimização
Solução
Ótima
através da
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 RA
A,B A,P
P
A
(11)
Gerados ao Acaso
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
0,020Lucr
o
x 2x1
MULTIPLICIDADE NA ANÁLISE
Problema: determinar o melhor par de valores
Dificuldade: infinidade de soluções viáveis
Cada par (x1,x2) é uma solução viável
Como resolver eficientemente um problema tão complexo:
otimização simultânea em três níveis?
INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL !
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.
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
Objetos Inteligência
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
O Projeto como um problema de otimização em 3 níveis
de produzir P
5 ORIGEM E EVOLUÇÃO DA
ENGENHARIA DE PROCESSOS
NA ENGENHARIA QUÍMICA
Situação 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.
5 ORIGEM E EVOLUÇÃO DA
ENGENHARIA DE PROCESSOS
NA ENGENHARIA QUÍMICA
Situação 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
- 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” existente
na 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:
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 na
Engenharia Química depois
dos Fenômenos de Transporte
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”.
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:
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:
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).
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.
6 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
6 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.
Ao final do Capítulo 1, os seguintes conceitos devem ter sido
absorvidos:
Projeto de processos químicos: definição sintética.
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.
Nos primórdios da Indústria Química
Projeto: artesanal.
Atualmente
Projeto: 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
Nos primórdios da Indústria Química
Atualmente
Projeto: atividade sofisticada
Demandando uma SISTEMATIZAÇÃO !!!
(a) concorrência praticamente inexistente
(b) margens de lucro bastante favoráveis
então: 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 segurança
então: esforços para a busca da solução mais próxima da ótima
projeto sofisticado.
Atualmente
