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Instrumentação de Sistemas - INS Prof. Cesar da Costa 3.a Aula – Processos Industriais.

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1 Instrumentação de Sistemas - INS Prof. Cesar da Costa 3.a Aula – Processos Industriais

2 Um processo industrial pode envolver uma operação mecânica, um circuito elétrico, uma reação química ou uma combinação desses. Sob o ponto de vista do tempo e do tipo de operação envolvido, um processo industrial pode ser classificado em: Processo contínuo; Processo em batelada; Processo discreto.

3 Processo Contínuo Um processo industrial é contínuo quando a matéria prima entra num lado do sistema e o produto final sai do outro, contínuamente. Neste processo o termo contínuo significa um período de tempo relativamente longo, medido em horas, em dias e até em meses dependendo do processo.

4 Processo Contínuo As indústrias petroquímicas, cimenteiras, siderurgicas, papel e celulose são exemplos de processos contínuos. As paradas totais dos processos contínuos se realizam em intervalos de um ano ou mais.

5 Processo Contínuo Um processo contínuo pode levar até vários dias para entrar em regime estável e permanente de produção. Processo Contínuo Matéria primaProduto final

6 Exemplo de Industria com Processo Contínuo Refinaria de Petróleo

7 Exemplo de Industria com Processo Contínuo Fabricação de Cimento

8 Exemplo de Industria com Processo Contínuo Industria Química

9 Exemplo de Industria com Processo Contínuo

10 Processo Contínuo As seguintes empresas possuem processos contínuos: CVRD; USIMINAS; Suzano; Votorantim; Ultrafertil; Citrosuco; Petrobras; CSN; etc.

11 Processo em Batelada No processo em batelada, uma dada quantidade de material é processada através de passos unitários, cada passo sendo completado antes de passar para o seguinte. A entrada do processo em batelada é feita por quantidades discretas de modo descontínuo.

12 Processo em Batelada O processo é alimentado, a operação é executada, o produto é descarregado e reinicia-se outro ciclo. Cada operação do processo em batelada pode ser considerada como um processo contínuo, porém o tempo envolvido é relativamente pequeno, medido em minutos ou horas.

13 Características de um Processo em Batelada Uma batelada tem características específicas, tais como seu tamanho, peso, cor, matérias primas, aditivos, catalisadores,etc. A informação, tal como a condição sob a qual a batelada foi produzida, ou o equipamento da planta industrial usado para produzi-la, pode ser necessária para determinar as propriedades do produto ou satisfazer as exigências legais.

14 Processo em Batelada As indústrias de bebidas, alimentícias, farmacêuticas e cosméticos, são alguns exemplos de processos em bateladas. Como a maioria dos problemas de controle ocorre durante os transientes da partida, o processo tipo batelada é mais difícil de ser controlado, pois ele realiza muitas partidas e fica parado durante intervalos de tempo.

15 Exemplo de Processo em Batelada Industria Alimentícia

16 Processo em Batelada As seguintes empresas possuem processos em bateladas: Brahma; Kaiser; Skincariol; Nestlé; Avon; Natura; Garoto; etc.

17 Processo Discreto No processo discreto, cada item a ser fabricado é processado em uma etapa, como um item separado e individual. As montadoras de automóveis, fábricas de auto peças e industrias eletro-eletrônicas são exemplos de processos discretos. Neste tipo de processo, atualmente, usam-se células de manufatura com robos, máquinas de comando numérico computadorizado (CNC) para executar certas operações repetitivas.

18 Processo Discreto Exemplo de processo discreto – Célula de Manufatura

19 Processo Discreto Exemplo de processo discreto – Célula de Manufatura

20 Processo Discreto Exemplo de processo discreto – Célula de Manufatura

21 Processo Discreto As seguintes empresas possuem processos discretos: Volkswagen; Fiat; GM; Ford; Renault; Citroen; Bosch; Metaltex; WEG;

22 Processos Industriais Para todos processos industriais, aplicam-se certos princípios universais de medição e controle, por meio de equipamentos e técnicas que podem ser muito diferentes. Este curso focaliza a instrumentação usada na industria, principalmente na industria de processo contínuo e batelada, que incluem a química, petroquímica, siderurgia, mineração, alimentícia e farmacêutica.

23 Processo de Fabricação de Cerveja

24 Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja 1)Recebimento e Armazenagem do Malte : Em grandes empresas o malte é recebido à granel a partir de caminhões (1) e armazenado em silos (2). 2)Moagem do Malte : No início da produção o malte é enviado até moinhos(3) que possuem como função promover um corte na casca e então liberar o material amiláceo (amido) para o processo. Outra função da moagem é também promover a diminuição do tamanho de partícula do amido de modo a aumentar sua área superficial que futuramente vai ocasionar um aumento na velocidade de hidrólise do amido.

25 Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja Recebimento e Armazenagem do Malte (1) e (2). Moagem do Malte (3).

26 Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja 3)Mosturação : Após ser moído o malte é enviado até os tanques de mostura (4). Nessa etapa o malte moído é misturado com água e submetido a aquecimento. As enzimas contidas no malte são liberadas para o meio e sob ação de calor são ativadas pra promover a hidrólise catalítica do amido. O aquecimento não costuma ultrapassar temperaturas de 72 graus C pois as enzimas são inativadas em temperaturas acima desses valores.

27 Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja 4)Filtração: A mistura obtida, também chamada de mostura, atravessa um sistema de filtros (5) que tem por função separar a casca da mistura. Na torta formada ainda existem frações de açucares que poderão ser utilizados na fermentação. Dessa forma, uma operação bastante útil é lavar a torta com água aquecida com o objetivo de solubilizar o açúcar existente na torta. Após filtrada, a mostura passa a denominar-se mosto.

28 Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja Mosturação (4). Filtração (5).

29 Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja 5) Fervura : Em seguida o mosto é adicionado a um tanque (7) onde recebe a adição de lúpulo (6). A mistura é fervida por volta de 30 min. Durante esse intervalo, ocorre a extração e isomerização de alguns óleos essenciais extraídos do lúpulo. 6) Resfriamento : Terminada a fervura, a mosto fervido acrescido de lúpulo é resfriado por trocadores de calor, com o objetivo de receber a levedura (8) que irá promover a fermentação.

30 Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja Fervura (7) e adição de lúpulo (6). Resfriamento (8).

31 Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja 7)Fermentação : Nessa fase, as leveduras irão consumir os açúcares fermentiscíveis, se reproduzir e além disso irão produzir álcool e dióxido de carbono e alguns éteres, ácidos e álcoois superiores, que irão transmitir propriedades organolépticas à cerveja. A fermentação ocorre em tanques fechados, revestidos por uma camisa externa que permite a passagem de fluído refrigerante (amônia ou etileno glicol) para manter o sistema na temperatura desejada de filtração que pode variar de 10 a 25 graus C de modo geral.

32 Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja O tipo de Fermentação dependerá da levedura utilizada, de forma que podemos encontrar: : - Cerveja de Alta Fermentação - Levedura : Saccharomyces Cerevisiae; - Cerveja de Baixa Fermentação - Levedura : Saccharomyces Uvarum; Na alta fermentação, as leveduras tendem a se situar nas partes superiores do fermentador e na baixa fermentação, nas partes inferiores.

33 Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja Fermentação (9)

34 Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja 8)Maturação : Terminada a fermentação, a cerveja obtida do fermentador (cerveja verde) é enviada aos tanques de maturação (10) onde é mantida por períodos variáveis a temperaturas de aproximadamente 0 graus C. Essa fase é importante pois ocorre a sedimentação de algumas partículas em suspensão e também desencadeiam algumas reações de esterificação que irão produzir alguns aromatizantes essenciais para a cerveja.

35 Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja 9)Segunda Filtração : Nessa nova filtração (12), é acrescido terra diatomácea (11) a cerveja madura, com o objetivo de remover as partículas em suspensão e também absorver certas substâncias que conferem cor desagradável para a cerveja.

36 Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja Maturação (10). Segunda Filtração (12) e adição de terra diatomácea (11).

37 Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja 10) Acabamento : Após a segunda filtração, a cerveja passa por uma fase de acabamento (13) onde irá receber dióxido de carbono (que após ser obtido da fermentação é armazenado), e também outras substâncias que irão garantir a qualidade da cerveja e aumentar seu tempo de prateleira, como estabilizantes e antioxidantes. 11) Engarrafamento : A cerveja acabada (14) é enviada para a engarrafadora (16) que recebe as garrafas limpas (15) com solução de hidróxido de sódio;

38 Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja Acabamento (13) e (14). Engarrafamento (15) e (16).

39 Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja Pasteurização : A cerveja engarrafada antes de ser pasteurizada recebe a denominação Chopp. Após ser pasteurizada ela passa a denominar-se cerveja. O objetivo da pasteurização (17) é eliminar alguns microorganismos que irão prejudicar as características originais da cerveja. Assim, a pasteurização costuma ser realizada a temperaturas por volta de 70 graus C, de modo que essa seja a temperatura letal dos microorganismos em questão.

40 Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja Quando a cerveja é engarrafada antes da pasteurização, esse processo é conduzido em câmaras onde a cerveja recebe jatos de vapor e em seguida é refrigerada com jatos de água fria. Caso a pasteurização ocorra antes do engarrafamento, a cerveja é pasteurizada através de sua passagem por trocadores de calor como no esquema anterior.

41 Processo de Pasteurização de Cerveja Pasteurização (17) e Paletização (18).


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