EQE-489 – Engenharia de Processos INTEGRAÇÃO DE PROCESSOS

Apresentação em tema: "EQE-489 – Engenharia de Processos INTEGRAÇÃO DE PROCESSOS"— Transcrição da apresentação:

1 EQE-489 – Engenharia de Processos INTEGRAÇÃO DE PROCESSOS
Integração Mássica Prof. Responsável: Carlos Augusto G. Perlingeiro Colaborador: Flávio S Francisco 2013 / 2 25/11/2013

2 Integração de Processos (IP)
Diagrama de Fontes de Água (DFA): Uma ferramenta para gestão do reúso de águas na indústria Procedimento para sistemas com um contaminante Procedimento para sistemas com múltiplos contaminantes Redes de Transferência de Massa

3 Tarefa: é complexa e compreendida por 4 Sub-Tarefas
PROCESSO QUÍMICO MATÉRIA-PRIMA PRODUTO Processo: Conjunto de equipamentos, escolhidos pelas suas funções específicas, interligados de modo a possibilitar a transformação de matéria-prima num produto de interesse, de forma econômica, segura e em escala industrial (Tarefa). “Conjunto de operações unitárias e conversões químicas” Sistema: Conjunto de elementos (sub-tarefas) Estrutura: Modo como os elementos estão interligados Tarefa: é complexa e compreendida por 4 Sub-Tarefas

4 As 4 Sub-tarefas executadas por 4 Sub-Sistemas:
PROCESSO QUÍMICO MATÉRIA-PRIMA PRODUTO Reação Separação Integração Controle Reação: responsável pela modificação do conjunto de espécies, fazendo aparecer o produto principal. Separação: responsável pelo ajuste de composição das correntes, separando o produto dos sub-produtos e do excesso de reagentes. Integração: responsável pela movimentação de matéria e ajustes de temperatura das correntes. Controle: responsável pela operação segura e estável do processo. Adaptado Prof. Perlingeiro

5 SUB-SISTEMAS TOTALMENTE INTEGRADOS, FORMANDO O PROCESSO
FLUXOGRAMA EMBRIÃO: é o ponto de partida da geração de um fluxograma de processo. Restrito às duas primeiras operações de cunho material Reação Separação Integração Controle S R M Adaptado Prof. Perlingeiro

6 ENGENHARIA DE PROCESSOS
Área da Engenharia Química dedicada à tarefa de sistematizar o projeto de processos químicos, perfazendo um conjunto de atividades voltadas para concepção, dimensionamento e avaliação de desempenho do processo, visando obter o produto desejado. Síntese Análise Selecionar os equipamentos e definir o fluxograma do processo, a partir de uma rota química traçada Prever e avaliar o desempenho físico e econômico do processo gerado na síntese Sistema de Reação Sistema de Separação Sistema de Integração (Material e Energética) Sistema de Controle

7 PROBLEMA DE PROJETO DECISÕES SEQUENCIAIS 3 NÍVEIS TECNOLÓGICA
ESTRUTURAL PARAMÉTRICA ESTABELECER O MELHOR PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UM PRODUTO P, DADO UM CONJUNTO DE ESPECIFICAÇÕES ...

8 ANÁLISE ROTAS QUÍMICAS SÍNTESE OTIMIZAÇÃO PARAMÉTRICA ESTRUTURAL
NECESSIDADE: PRODUZIR P ROTA SELECIONADA MATÉRIAS PRIMAS ESPECIFICAÇÕES FLUXOGRAMA PROPOSTO OU MODIFICADO OTIMIZAÇÃO PARAMÉTRICA DIMENSÕES CALCULADAS NÍVEL PARAMÉTRICO ESTRUTURAL NOVOS VALORES DAS VARIÁVEIS OTIMIZADO PARAMETRICAMENTE MODIFICAÇÃO DO FLUXOGRAMA PROPOSTA DE TECNOLÓGICA ESTRUTURALMENTE PROPOSTA DE NOVA ROTA TECNOLÓGICO DETALHAMENTO MONTAGEM FLUXOGRAMA FINAL NECESSIDADE ATENDIDA FLUXOGRAMA DA EXECUÇÃO DA BUSCA EM ÁRVORE DO PROBLEMA DE PROJETO

9 Integração de Processos
Síntese de Processos Readaptação “Retrofit” INTEGRAÇÃO MÁSSICA INTEGRAÇÃO ENERGÉTICA INTEGRAÇÃO MÁSSICA E ENERGÉTICA Minimização do uso de água Otimização no uso de hidrogênio Abordagem termodinâmica Abordagem heurística Abordagem por programação matemática Adaptado de TECLIM / UFBA (2003)

10 Integração de Processos (IP)
Métodos gerais e sistemáticos para o projeto de sistemas de produção integrados, desde processos individuais até complexos industriais, com ênfase especial no uso eficiente de energia e na redução de efeitos ao meio ambiente.

11 Integração de Processos (IP)
Uma forma sistemática para identificar e corrigir ineficiências em processos Analisa o processo global e as interações entre suas diferentes etapas no lugar de considerar operações individuais Leva em conta as restrições econômicas antes do projeto detalhado 11

12 Benefícios da IP Reduzir consumo de energia e emissões de gases
Auxilia as indústrias em 4 aspectos interrelacionados… Reduzir consumo de energia e emissões de gases Reduzir consumo de água e geração de efluentes Reduzir perdas de matéria-prima Aumentar a lucratividade Tempo de retorno : 6 meses a 3 anos Potencial de economia: 10 a 40% Custo de estudo de um IP: R$ 30 mil a R$ mil 12

13 Quem pode se beneficiar com a IP?
Integração de Processos pode ser usada por empresas que: Usam grandes quantidades de energia (petróleo, gás, carvão) Alto Custo de Energia Tem uma rede complexa de água e energia Tem gargalo nos sistemas de tratamento e utilidades Tem um alto custo de tratamento de efluentes Polpa & Papel, Petróleo & Gás, Petroquímicos, Químicos, Aço & Metalúrgicas, Alimentos e bebidas são bons candidatos

14 Principais Etapas para um Estudo de IP
1. Obter compromisso com a gerência da planta 2. Criar uma equipe de projeto, incluindo um especialista em IP, pessoal da planta e especialista em processo 3. Obter os balanços de massa e energia 4. Aplicar metodologias de IP com software específico: Potencial para máximas economias Opções de projeto levam em conta todas as restrições do processo 5. Estudo prévio de Viabilidade Técnico-econômica 6. Seleção de projetos alinhados com as fontes da empresa e um tempo de retorno aceitável e o desenvolvimento de um plano de investimentos

15 Metas da IP Minimizar Maximizar Custo de Investimento Custo de Energia
Utilização da matéria-prima Operabilidade (Flexibilidade, Controlabilidade) Segurança Emissões

16 INTEGRAÇÃO DE PROCESSOS MINIMIZAÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA
e da GERAÇÃO DE EFLUENTES

17 Integração de Processos
Preocupação atual com o uso racional dos recursos hídricos Processos industriais necessitam rever o padrão de consumo hídrico Promover o equilíbrio entre consumo hídrico e produção industrial Ausência de uma metodologia que proponha um mecanismo eficiente de reutilização de água na indústria Integração de Processos Reúso por inspeção – não garante o máximo aproveitamento do potencial hídrico no processo (máximo reúso) Diagrama de Fontes de Água (DFA – GOMES et al., 2007) Procedimento algorítmico-heurístico – geração simultânea de fluxogramas alternativos de processo – Reúso, Regeneração e Reciclo de correntes aquosas

18 Redução do Consumo de Água e da Vazão de Efluentes Aquosos Gerados
Objetivos 1. Reduzir o volume de água 2. Reduzir o volume do efluente 3. Reduzir a quantidade de contaminantes do efluente Sem fazer mudanças fundamentais no processo!

19 Redução da vazão de água
Custo da água do processo Custo do tratamento de efluente Custo de bombeamento Custo de tubulação Quantidade de contaminante MAIOR INCENTIVO PARA A MINIMIZAÇÃO

20 Regeneração com Reciclo
Reúso OPERAÇÃO 1 OPERAÇÃO 2 OPERAÇÃO 3 ÁGUA PRIMÁRIA REJEITO Regeneração com Reúso OPERAÇÃO 1 OPERAÇÃO 2 OPERAÇÃO 3 ÁGUA PRIMÁRIA REJEITO REGENERAÇÃO Regeneração com Reciclo OPERAÇÃO 1 OPERAÇÃO 2 OPERAÇÃO 3 ÁGUA PRIMÁRIA REJEITO REGENERAÇÃO

21 SÍNTESE DE REDES DE TRANSFERÊNCIA DE MASSA
Integração mássica

22 SÍNTESE DE REDES DE TM GERAR, DE UMA FORMA SISTEMÁTICA, A RETM COM UM MÍNIMO CUSTO, COM O OBJETIVO DE TRANSFERIR CONTAMINANTES DE CORRENTES RICAS NESTAS ESPÉCIES PARA CORRENTES POBRES EM PARTICULAR, TRANSFERIR CONTAMINANTES DAS CORRENTES DE PROCESSO PARA UTILIDADES (ÁGUA DE PROCESSO => AP) AP PODE SER ORIGINADA NA PRÓPRIA PLANTA OU FORNECIDA DE FONTE EXTERNA, COMO ÁGUA PURA MINIMIZAÇÃO DE ÁGUA DE PROCESSO E EFLUENTES AQUOSOS É UM PROBLEMA TÍPICO DA ENGENHARIA DE PROCESSOS PROBLEMA COMBINATORIAL DE ENCONTRAR OS PARES DE CORRENTES E A SEQUÊNCIA DE EQUIPAMENTOS DE TM (ETM) Necessita de um PROCEDIMENTO SISTEMÁTICO para a SÍNTESE DA REDE DE ETM (RETM)

23 CORRENTE DO PROCESSO SE TORNA MENOS CONTAMINADA
ÁGUA SE TORNA MAIS CONTAMINADA TROCADOR DE MASSA PROCESSO ÁGUA fp fA Cp,OUT Cp,IN CA,IN CA,OUT

24 TROCADOR DE MASSA PROCESSO ÁGUA fp fA Cp,OUT Cp,IN CA,IN CA,OUT Concentração Processo C P , IN (CP – CA), em uma dada carga mássica, é a força motriz de transferência de massa f P C P , OUT C A, OUT f A Água C A, IN Carga Mássica A força motriz é dada pela diferença entre a concentração do processo e a da água, para uma determinada carga mássica, ou seja, ela é pontual. O objetivo é minimizar esta força motriz, tal como o ∆Tmin, em analogia à integração energética.

25 REDUÇÃO DA VAZÃO DE ÁGUA
Concentração Processo f C P OUT, MAX AUMENTO DA CONCENTRAÇÃO DE SAÍDA (menos água) REDUÇÃO DA f A VAZÃO DE ÁGUA Inclinação da reta → inverso da vazão Água Carga mássica Mínima vazão ou máxima concentração de saída

26 BASE DE CÁLCULO CÁLCULO DA MASSA DE CONTAMINANTES TRANSFERIDA PARA O EFLUENTE AQUOSO MASSA DE CONTAMINANTES TRANSFERIDA IGUAL À VAZÃO DA ÁGUA VEZES A VARIAÇÃO DE CONCENTRAÇÃO m = F * C UNIDADES: g / h = ton / h * ppm

27 A CONCENTRAÇÃO TOMA COMO BASE A VAZÃO DE ÁGUA E NÃO A VAZÃO DA MISTURA
NOTA A CONCENTRAÇÃO TOMA COMO BASE A VAZÃO DE ÁGUA E NÃO A VAZÃO DA MISTURA * C = m / F * C = m / (Fm + F) NÃO

28 FLUXOGRAMA DO PROCESSO
28

29 IDENTIFICAR OS PROCESSOS QUE UTILIZAM ÁGUA
E ESTABELECER O BALANÇO HÍDRICO ÁGUA PRIMÁRIA EFLUENTE EFLUENTE 29

30 Processo Original 20 t/h 20 t/h OPERAÇÃO 1 100 ppm 62,5 t/h 62,5 t/h
Efluente aquoso Água tratada 80 ppm 130,5 t/h 130,5 t/h D M 0 ppm 40 t/h 40 t/h OPERAÇÃO 3 750 ppm 8 t/h 8 t/h OPERAÇÃO 4 500 ppm

31 Processo Original Quantidade de massa transferida
Δm = fL . (Cout – Cin) 20 t/h 20 t/h OPERAÇÃO 1 ∆m = 2 kg/h 100 ppm 62,5 t/h 62,5 t/h OPERAÇÃO 2 ∆m = 5 kg/h Efluente aquoso Água tratada 80 ppm 130,5 t/h 130,5 t/h D M 0 ppm 40 t/h 40 t/h OPERAÇÃO 3 ∆m = 30 kg/h 750 ppm 8 t/h 8 t/h OPERAÇÃO 4 ∆m = 4 kg/h 500 ppm

32 AGORA PERMITA QUE A CONCENTRAÇÃO DE SAÍDA ATINJA O MÁXIMO
Novas Concentrações de Saída Valores “Máximos” AGORA PERMITA QUE A CONCENTRAÇÃO DE SAÍDA ATINJA O MÁXIMO (100 ppm) OPERAÇÃO 1 ∆m = 2 kg/h 100 ppm (80 ppm) OPERAÇÃO 2 ∆m = 5 kg/h Efluente aquoso Água tratada 100 ppm D M (750 ppm) OPERAÇÃO 3 ∆m = 30 kg/h 800 ppm (500 ppm) OPERAÇÃO 4 ∆m = 4 kg/h 800 ppm

33 Novas Concentrações de Saída
Novas Vazões - m SOLUÇÃO Δm = fL . (Cout – Cin) 20 t/h 20 t/h OPERAÇÃO 1 ∆m = 2 kg/h 100 ppm 50 t/h 50 t/h OPERAÇÃO 2 ∆m = 5 kg/h Efluente aquoso Água tratada 100 ppm 112,5 t/h 112,5 t/h D M 37,5 t/h 37,5 t/h OPERAÇÃO 3 ∆m = 30 kg/h 800 ppm 5 t/h 5 t/h OPERAÇÃO 4 ∆m = 4 kg/h 800 ppm

34 CONCENTRAÇÃO DE SAÍDA MÁXIMA
Mínima força motriz de transferência de massa Mínima vazão requerida Limite de corrosão Limite de deposição Máxima concentração de entrada para tratamento da corrente Solubilidade máxima

35 Novas Concentrações de Saída
Resumo Parcial Processo Consumo Água - 0 ppm (t/h) Original 130,5 Novas Concentrações de Saída 112,5 m constante

36 Novas Concentrações de Entrada Valores “Máximos”
0 ppm OPERAÇÃO 1 ∆m = 2 kg/h 100 ppm 50 ppm OPERAÇÃO 2 ∆m = 5 kg/h Efluente aquoso Água tratada 100 ppm M 50 ppm OPERAÇÃO 3 ∆m = 30 kg/h 800 ppm 400 ppm OPERAÇÃO 4 ∆m = 4 kg/h 800 ppm Possibilidade de Reúso

37 Resumo Processos que usam água podem ser representados em um gráfico de concentração versus QC As formas tradicionais para minimização de água, minimizando a vazão, são limitadas pelo máximo de concentração de saída

38 Δm = f . (COUT,MAX – CIN,MAX)
Quando permitimos que a concentração de entrada em uma operação seja a máxima, isto significa que estamos permitindo um desejável reúso com água mais “suja”. 1 2 Δm = f . (COUT,MAX – CIN,MAX) Com CIN,MAX, ∆C ↓ e f ↑; porém, esta vazão corresponde à de água mais “suja” (CIN,MAX) para o reúso

39 USO DO DFA Qual a nova vazão de água tratada correspondente?
NOVAS CONCENTRAÇÕES DE ENTRADA Qual a nova vazão de água tratada correspondente? USO DO DFA

40 Procedimento para Redução de Vazão de Efluentes Aquosos
Diagrama de Fontes de Água (DFA) Sistemas Unicomponentes Máximo Reúso

41 Diagrama de Fontes de Água (DFA)
Procedimento para Redução da Vazão de Efluentes Aquosos Diagrama de Fontes de Água (DFA) (GOMES, 2002; GOMES et al., 2007; GOMES et al., 2013) Procedimento algorítmico-heurístico voltado para identificação de oportunidades realinhamento de correntes hídricas para máximo reúso Conceitos da Tecnologia Pinch (WANG e SMITH, 1994) Além de máximo reúso, a análise pode considerar: Restrição de vazão Regeneração com reúso Perdas inerentes ao processo Regeneração com reciclo Múltiplas fontes de água UM CONTAMINANTE MÚLTIPLOS CONTAMINANTES Alcançar o consumo mínimo de água considerando todas as combinações possíveis entre correntes

42 CIN e COUT  Melhor que sejam os máximos
Exemplo Tabela de Oportunidades Operação Massa de contaminante (kg/h) CIN (ppm) COUT (ppm) Vazão limite (t/h) 1 2 100 20 5 50 3 30 800 40 4 400 10 (Wang & Smith, 1994) CIN e COUT  Melhor que sejam os máximos

43 DFA – Máximo Reúso Passo 1 Intervalos de concentração: Limites C’ = C’(fea) U C’(fia) = C’ = {0, 50, 100, 400, 800}

44 Concentração (ppm) Fontes internas Fonte externa 50 100 400 800 i = 1
50 100 400 800 i = 1 i = 2 i = 3 i = 4

45 DFA – Máximo Reúso Passo 1 Intervalos de concentração: Limites C’ = C’(fea) U C’(fia) = C’ = {0, 50, 100, 400, 800} Passo 2 Identificar as operações no DFA: concentrações de entrada e saída

46 Concentração (ppm) Fontes internas Fonte externa Vazão limite (t/h) 50
50 100 400 800 20 1 2 100 3 40 10 4 i = 1 i = 2 i = 3 i = 4

47 Intervalos de concentração: Limites
DFA – Máximo Reúso Passo 1 Intervalos de concentração: Limites C’ = C’(fea) U C’(fia) = C’ = {0, 50, 100, 400, 800} Passo 2 Identificar as operações no DFA: concentrações de entrada e saída Passo 3 Determinação da quantidade transferida por intervalo: m = flim C Cproc,ik Cproc,fk Corrente de processo Torna-se menos contaminada! Trocador de massa Operação (k) Cfk Cik Torna-se mais contaminada! Corrente de água Δmk = Gk x (Cproc,ik - Cproc,fk ) = Fk x (Cfk - Cik)

48 Concentração (ppm) Fontes internas Fonte externa Vazão limite (t/h) 50
50 100 400 800 (1) (1) 20 1 (5) 2 100 (2) (12) (16) 3 40 (4) 10 4 i = 1 i = 2 i = 3 i = 4

49 Concentração (ppm) Fontes internas Fonte externa Vazão limite (t/h) 50
50 100 400 800 (1) (1) 20 1 (5) 2 100 (2) (12) (16) 3 40 (4) 10 4 i = 1 i = 2 i = 3 i = 4

50 Intervalos de concentração: Limites
DFA – Máximo Reúso Passo 1 Intervalos de concentração: Limites C’ = C’(fea) U C’(fia) = C’ = {0, 50, 100, 400, 800} Passo 2 Identificar as operações no DFA: concentrações de entrada e saída Passo 3 Determinação da quantidade transferida por intervalo: m = flim C Passo 4 Determinação do consumo de fontes de água: f = m/Cint  Regra 1: Uso de fontes externas quando não houver fonte interna disponível  Regra 2: Priorizar o uso da fonte de água com maior concentração  Regra 3: Para uma dada operação, a fonte utilizada em certo intervalo deve assimilar a quantidade de massa a ser transferida (m do respectivo intervalo)

51 As vazões requeridas pelas fontes de água p para a operação k, no intervalo de concentração i, podem ser determinadas pelas seguintes equações: FONTES EXTERNAS: FONTES INTERNAS: onde: Cij é a concentração na qual a fonte interna j é usada no intervalo i; Cep a concentração da fonte externa p, Cfi a concentração final do intervalo i, e Nfia,i é o número de fontes internas i disponíveis no intervalo i. Primeiramente, a fonte interna deve ser usada no intervalo, e os respectivos valores de fijki são calculados antes de fepki. O somatório nas equações acima representa a quantidade de contaminante removido pelas fontes internas, na operação k, no intervalo i, o qual tem preferência sobre as fontes externas. A vazão mínima da fonte externa a 0 ppm pode ser calculada pela seguinte equação:

52 Δm = fL . (Cout – Cin) f = Δm / (Cout – Cin) Concentração (ppm)
Fontes internas Fonte externa Vazão limite (t/h) 50 100 400 800 20 (1) 20 (1) 20 1 50 50 (5) 2 100 20 20 (2) 20 (12) 40 (16) 3 40 20 5,7 5,7 (4) 10 4 i = 1 i = 2 i = 3 i = 4 Fontes disponíveis Ұ f t/h a 0 ppm 20 t/h a 50 ppm (OP1, i=1 → OP1, i=2) 40 t/h a 400 ppm (OP3, i=3 → OP3, i=4) 20 t/h a 100 ppm (OP1) Priorizar reúso de fonte mais “suja” nas OP’s 50 t/h a 100 ppm (OP2) Ұ f t/h a 0 ppm 50 t/h a 100 ppm (OP2) 20 t/h a 100 ppm (OP3, i=2 → OP3, i=3) Ұ f t/h a 0 ppm Ұ f t/h a 0 ppm

53 Δm = fL . (Cout – Cin) f = Δm / (Cout – Cin) Concentração (ppm)
Fontes internas Fonte externa Vazão limite (t/h) 50 100 400 800 20 (1) 20 (1) 20 1 50 50 (5) 2 100 20 20 (2) 20 (12) 40 (16) 3 40 20 5,7 5,7 (4) 10 4 i = 1 i = 2 i = 3 i = 4

54 Concentração (ppm) Fontes internas Fonte externa Vazão limite (t/h) 50
50 100 400 800 20 (1) 20 (1) 20 1 50 50 (5) 2 100 20 20 (2) 20 (12) 40 (16) 3 40 20 5,7 5,7 (4) 10 4 i = 1 i = 2 i = 3 i = 4 90 90 Pinch 45,7 45,7

55 44,3 t/h 100 ppm 50 t/h 50 t/h 5,7 t/h 5,7 t/h D 2 4 0 ppm 100 ppm 100 ppm 800 ppm 90 t/h 20 t/h 40 t/h 40 t/h D M 3 0 ppm 0 ppm 50 ppm 800 ppm 20 t/h 20 t/h 1 0 ppm 100 ppm Legal, mas e se eu quisesse usar somente a Operação 2 como fonte de reúso? Poderia??

56 Outra possibilidade de seleção da fonte de reúso
Δm = fL . (Cout – Cin) f = Δm / (Cout – Cin) Concentração (ppm) Fontes internas Fonte externa Vazão limite (t/h) 50 100 400 800 20 (1) 20 (1) 20 1 50 50 (5) 2 100 20 20 (2) 20 (12) 40 (16) 3 40 20 5,7 5,7 (4) 10 4 i = 1 i = 2 i = 3 i = 4 Outra possibilidade de seleção da fonte de reúso

57 Outra possibilidade de fluxograma
24,3 t/h 100 ppm 50 t/h 50 t/h 5,7 t/h 5,7 t/h D 2 4 0 ppm 100 ppm 100 ppm 800 ppm 20 t/h 100 ppm 90 t/h 20 t/h 40 t/h 40 t/h D M 3 0 ppm 0 ppm 50 ppm 800 ppm 20 t/h 20 t/h 1 0 ppm 100 ppm Outra possibilidade de fluxograma

58 Novas Concentrações de Saída
Resumo Processo Consumo de Água - 0 ppm (t/h) Original 130,5 Novas Concentrações de Saída 112,5 Com Reúso 90 m constante

59 Informações Necessárias para Aplicação do DFA
Fluxograma completo do processo Balanço Hídrico Caracterização dos contaminantes Vazões das fontes de abastecimento (externas e internas) Correntes de entrada e saída das operações (vazões x C) Especificações (conc’s máximas em cada operação)

60 Possibilidades de Aplicação do DFA
UM CONTAMINANTE Máximo reúso Restrição de vazão Múltiplas fontes de água Perdas inerentes ao processo Regeneração com reúso Regeneração com reciclo MÚLTIPLOS CONTAMINANTES

61 Agora é com você!!!

62 Massa de contaminante (kg/h)
Exemplo 2 Operação Massa de contaminante (kg/h) CIN (ppm) COUT (ppm) Vazão limite (t/h) 1 6 150 40 2 14 100 800 20 3 24 700 1000 80 FONTE DE ÁGUA I: 0 ppm

63 Procedimento para Minimização de Vazão de Efluentes Aquosos
Diagrama de Fontes de Água (DFA) Restrição de Vazão

64 Muitos processos necessitam de uma vazão fixa de água
Limpeza de vasos; Transporte hidráulico; Operações com mangueiras Alguns processos têm uma vazão fixa de água que é perdida e não pode ser reusada Make-up para torres de resfriamento; Água que sai com o produto

65 Massa de contaminante (kg/h)
Voltando aos dados do Exemplo 1... Operação Massa de contaminante (kg/h) CIN (ppm) COUT (ppm) Vazão limite (t/h) 1 2 100 20 5 50 3 30 800 40 4 400 10 Vamos admitir agora que as vazões das operações 1, 2, 3 e 4 sejam fixas

66 50 100 400 800 20 (1) 20 (1) 20 1 50 50 (5) 2 100 50 20 20 (2) 20 (12) 40 (16) 3 40 20 5,7 5,7 (4) 10 4 4,3 i = 1 i = 2 i = 3 i = 4

67 D D M 2 D M 3 1 M D 4 44,3 t/h Reciclo local 100 ppm 50 t/h 100 t/h

68 Outra possibilidade de seleção da fonte de reúso
50 100 400 800 20 (1) 20 (1) 20 1 50 50 (5) 2 100 50 20 20 (2) 20 (12) 40 (16) 3 40 20 5,7 5,7 (4) 10 4 4,3 4,3 i = 1 i = 2 i = 3 i = 4 Pode-se reusar, além de 5,7 t/h, 4,3 t/h da operação 2, de modo a alcançar 10 t/h, dispensando o reciclo local Outra possibilidade de seleção da fonte de reúso

69 40 t/h Reciclo local 100 ppm 50 t/h 100 t/h 100 t/h 50 t/h D D M 2 0 ppm 50 ppm 100 ppm 100 ppm 50 t/h 100 ppm 90 t/h 20 t/h 40 t/h 40 t/h D M 3 0 ppm 0 ppm 50 ppm 800 ppm 10 t/h 20 t/h 20 t/h 1 100 ppm 0 ppm 100 ppm 10 t/h 10 t/h 4 100 ppm 500 ppm Para este problema, mesmo com as restrições de vazão, a meta continua sendo 90 t/h

70 Muito bom, chefe! Mas o que acontece se o reciclo local não for aceitável?
Quer mesmo saber ?!! Por que não?

71 Meta e projeto obtidos por outros métodos
111,4 t/h 20 t/h 20 t/h 100 t/h 100 t/h 10 t/h D M 2 D 1 90 t/h 91,4 t/h 80 t/h 28,6 t/h D 4 11,4 t/h D M 10 t/h 40 t/h 61,4 t/h M 111,4 t/h 3 40 t/h Meta e projeto obtidos por outros métodos

72 Mas então o DFA não resolve tudo!!!
Diacho!! Fui enganado!!! ha ha!!

73 DFA Ferramenta para o gerenciamento de recursos hídricos no ambiente industrial Cálculos de fácil execução (Praticidade!) Preserva o projeto existente Geração simultânea de fluxogramas alternativos para o processo Maximiza o reúso Considera outras restrições de processo Para cada situação, uma ferramenta diferente!

74 Exemplo 1 Reúso 90 t/h Reúso com restrição de vazão e reciclo local
Reúso com restrição de vazão e sem reciclo local 111,4 t/h

75 Resumo Restrição de mínima vazão fixa pode ser obtida utilizando reciclo local O procedimento é facilmente modificado para incorporar restrição de vazão usando reciclo local Se o reciclo local não for aceitável, é necessário uma solução alternativa

76 Agora é com você!!!

77 Massa de contaminante (kg/h)
Exemplo 2 Operação Massa de contaminante (kg/h) CIN (ppm) COUT (ppm) Vazão limite (t/h) 1 6 150 40 2 14 100 800 20 3 24 700 1000 80 Todas as vazões estão fixadas nos seus valores limites Projete uma rede que atinja a meta especificada satisfazendo as restrições de vazão usando reciclo local