DIAGRAMA DE FONTES DE ÁGUA: EQE-489 – Engenharia de Processos Prof. Carlos A. G. Perlingeiro INTEGRAÇÃO DE PROCESSOS DIAGRAMA DE FONTES DE ÁGUA: Ferramenta para Reúso de Efluentes Industriais Reinaldo C. Mirre 2015 / 1 8/6/2015

Objetivo Apresentar o procedimento algorítmico-heurístico Diagrama de Fontes de Água (DFA), voltado para a identificação de oportunidades de reúso de águas e efluentes industriais. Integração de Processos (IP) Redes de Transferência de Massa Diagrama de Fontes de Água (DFA) Procedimento para sistemas com um contaminante Aplicação Industrial

Sistema de produção industrial INSUMOS: - Matérias-primas - Materiais auxiliares - Água - Ar - Energia - Produtos finais, principais e secundários - Resíduos (líquidos, sólidos e gasosos) - Energia, radiações, vibrações - Produto fora de especificação

Sistema de produção industrial PROCESSO QUÍMICO INSUMOS: - Matérias-primas - Materiais auxiliares - Água - Ar - Energia - Produtos finais, principais e secundários - Resíduos (líquidos, sólidos e gasosos) - Energia, radiações, vibrações - Produto fora de especificação

As 4 Sub-tarefas executadas por 4 Sub-Sistemas: PROCESSO QUÍMICO MATÉRIA-PRIMA PRODUTO Reação Reação Separação Separação Integração Integração Integração Controle 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

As 4 Sub-tarefas executadas por 4 Sub-Sistemas: PROCESSO QUÍMICO MATÉRIA-PRIMA PRODUTO Reação Reação Separação Separação Integração Integração Integração Controle Controle Adaptado Prof. Perlingeiro

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 S R M Reação Reação Separação Separação Controle Controle Integração Integração Integração Adaptado Prof. Perlingeiro

Reação Reação Separação Separação S R M Síntese Análise Controle 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 Reação Separação Separação S R M Síntese Análise Controle Controle 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 Integração Integração Integração 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. Adaptado Prof. Perlingeiro

ENGENHARIA DE PROCESSOS 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 ... Adaptado Prof. Perlingeiro

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 Adaptado Prof. Perlingeiro

Reação Reação Separação Separação S R M Síntese Análise Controle 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 Reação Separação Separação S R M Síntese Análise Controle Controle 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 Integração Integração Integração 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. Adaptado Prof. Perlingeiro

Combine as palavras e forme uma oração Integração de Processos desde processos individuais uso eficiente de energia para o projeto de sistemas de produção integrados, A Integração de Processos envolve métodos gerais e sistemáticos com ênfase especial no e na redução de efeitos ao meio ambiente. até complexos industriais,

Integração de Processos 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. 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)

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

Integração de Processos Uso Racional da Água em Processos Químicos

Impactos ambientais pelas atividades humanas No meu tempo era melhor!!

Controle da Poluição Prevenção da Poluição Prevenir na Fonte! Fim de Tubo

Sistema de produção industrial PROCESSO QUÍMICO INSUMOS: - Matérias-primas - Materiais auxiliares - Água - Ar - Energia - Produtos finais, principais e secundários - Água Água na Indústria Matéria-prima Uso para geração de energia - Resíduos (líquidos, sólidos e gasosos) - Energia, radiações, vibrações - Produto fora de especificação Uso como fluido auxiliar Uso como fluido de aquecimento e/ou resfriamento  Lei 9.433/97: Política Nacional de Recursos Hídricos Transporte e assimilação de contaminantes  Água: bem de domínio público, recurso natural limitado, dotado de valor econômico  Taxas pelo uso da água de rios e pelo descarte de efluentes (Comitês de Bacias Hidrográficas)  Aumento do custo da água primária  Regulamentação mais rigorosa para descarte de efluentes

Sistema de produção industrial PROCESSO QUÍMICO INSUMOS: - Matérias-primas - Materiais auxiliares - Água - Ar - Energia - Produtos finais, principais e secundários - Água Reúso por inspeção – não garante o máximo aproveitamento do potencial hídrico no processo (máximo reúso) - Resíduos (líquidos, sólidos e gasosos) - Energia, radiações, vibrações - Produto fora de especificação Preocupação atual com o uso racional dos recursos hídricos Processos industriais necessitam rever o padrão de consumo hídrico

Sistema de produção industrial PROCESSO QUÍMICO INSUMOS: - Matérias-primas - Materiais auxiliares - Água - Ar - Energia - Produtos finais, principais e secundários - Água Reúso por inspeção – não garante o máximo aproveitamento do potencial hídrico no processo (máximo reúso) - Resíduos (líquidos, sólidos e gasosos) - Energia, radiações, vibrações - Produto fora de especificação Integração de Processos Diversas técnicas:  Water Pinch Diagrama de Fontes de Água (DFA)  Diagrama de Fontes de Água (DFA) Procedimento algorítmico heurístico Geração simultânea de fluxogramas alternativos de processo – Reúso, Regeneração e Reciclo de correntes aquosas  Programação Matemática 21

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!

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

http://oglobo.globo.com/rio/estado-ameaca-cortar-licenca-de-grandes-industrias-que-nao-empregarem-agua-de-reuso-15183821 http://oglobo.globo.com/rio/industrias-que-captam-agua-do-guandu-serao-obrigadas-fazer-reuso-15183821

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

Síntese de Redes de Transferência de Massa 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 as de 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)

Concentração Carga mássica TROCADOR DE MASSA PROCESSO ÁGUA fp fA Cp,OUT Cp,IN CA,IN CA,OUT Concentração Processo C Corrente do processo torna-se menos contaminada P , IN f P C P , OUT C A, OUT Água torna-se mais contaminada (CP – CA), em uma dada carga mássica, é a força motriz de transferência de massa 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 na integração energética. 27

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

Base de Cálculo m = F * C Massa de contaminantes transferida para o efluente aquoso = (vazão de água) * (variação de concentração) m = F * C Unidades: g / h = ton / h * ppm NOTA A concentração toma como base a vazão de água, e não a vazão da mistura C = m / F C = m / (Fm + F) NÃO

FLUXOGRAMA DO PROCESSO 30

Identificar os processos que utilizam água E estabelecer o BALANÇO HÍDRICO ÁGUA PRIMÁRIA EFLUENTE EFLUENTE 31

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

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

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

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

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

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

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

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

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

USO DO DFA Qual a nova vazão de água tratada correspondente? NOVAS CONCENTRAÇÕES DE ENTRADA Utiliza conceitos de Tecnologia Pinch (Water Pinch) para definição do ponto de consumo mínimo de água limpa O DFA, Diagrama de Fontes de Água, é um procedimento algorítmico-heurístico voltado para identificação de oportunidades de realinhamento de correntes hídricas para máximo reúso O objetivo é alcançar o mínimo consumo de água e a mínima geração de efluentes, considerando as combinações possíveis entre as correntes Qual a nova vazão de água tratada correspondente? USO DO DFA

Procedimento para Redução de Vazão de Efluentes Aquosos Diagrama de Fontes de Água (DFA) (GOMES, 2002; GOMES et al., 2007) Sistemas com um componente Máximo Reúso

DFA Fluxograma de processos Identificar operações que usam água Fluxograma de processos hídricos Balanço Hídrico: dados de vazão de água e concentração de contaminantes (entrada e saída de cada operação) Tabela de oportunidades Passo a passo do DFA ► Ordem crescente de concentrações ► Criação de intervalos ► Representação de operações, incluindo vazões e limites de concentrações ► Cálculo de carga mássica (∆m) de contaminantes a ser assimilada em cada intervalo, e para cada operação ► Δm = fL . (Cout – Cin) ► Alocar vazão por intervalo de operação, considerando a carga mássica fixa, e de acordo com as fontes de água (internas e externas) disponíveis no intervalo observado f = Δm / (Cout – Cin) ► Caso a vazão disponível de uma fonte não seja suficiente para assimilar o ∆m da operação no intervalo, deve-se então utilizar água de qualidade mais limpa disponível (prioridade), em relação à concentração inicial da operação no intervalo em análise, de acordo com as fontes (internas e externas) disponíveis ► Sempre que possível, utilizar água de fonte de qualidade menos limpa disponível para alocar às operações subsequentes ► Elaborar o fluxograma da rede a partir do DFA

Tabela de Oportunidades DFA Tabela de Oportunidades Original Reúso DFA 130,5 t/h (0 ppm) 90 t/h (0 ppm)

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

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

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

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

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

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)

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

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

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

Regras para alocação (vazão) das fontes de água DFA – Máximo Reúso Passo 4 Regras para alocação (vazão) das fontes de água  Regra 1: prioridade de uso de uma fonte interna para o intervalo seguinte da mesma operação Evita dividir operação! Fonte externa (0 ppm) Fontes internas  Regra 2: Uso de fontes externas quando não houver fonte interna disponível 1 1 Fontes internas => máximo aproveitamento 2 2  Regra 3: Priorizar o uso da fonte de água com maior concentração 3 3 4 4 i = 1 i = 2 i = 3 i = 4

Regras para alocação (vazão) das fontes de água DFA – Máximo Reúso Passo 4 Regras para alocação (vazão) das fontes de água  Regra 1: prioridade de uso de uma fonte interna para o intervalo seguinte da mesma operação  Regra 2: Uso de fontes externas quando não houver fonte interna disponível (1) (1) 1 (5) 2  Regra 3: Priorizar o uso da fonte de água com maior concentração (2) (12) (16) 3  Regra 4: Assimilar a quantidade de massa a ser transferida com a fonte utilizada na operação, para cada intervalo (m do respectivo intervalo) (4) 4 Δm = fL . (Cout – Cin)

Regras para alocação (vazão) das fontes de água DFA – Máximo Reúso Passo 4 Regras para alocação (vazão) das fontes de água Se a vazão alocada não for suficiente para assimilar a carga mássica de transferência do contaminante, ou seja, não se atingiu completamente o valor total necessário (definido entre parênteses), então deve-se calcular a carga mássica assimilada com esta vazão, calcular a diferença entre o total e o que já foi assimilado com esta vazão (obtendo o m remanescente) e, em seguida, buscar vazão de outra fonte (prioridade do reúso), calculada com base no m remanescente. (1) (1) 1 (5) 2 (2) (12) (16) 3  Regra 4: Assimilar a quantidade de massa a ser transferida com a fonte utilizada na operação, para cada intervalo (m do respectivo intervalo) (4) 4 Δm = fL . (Cout – Cin)

Por exemplo, analisando a operação 3, no intervalo 3: Com 20 t/h desta operação vindos do intervalo anterior Δm = 20 . (400 – 100) = 6.000 g/h 100 400 Ou seja, 20 t/h só conseguem assimilar 6.000 g/h 20 Mas devem ser assimilados (12.000 g/h) ! 50 Então aloca-se esta vazão (20 t/h), que irá assimilar 6.000 g/h, e calcula-se o quanto ainda falta a ser assimilado (Δm remanescente). Neste caso: (12.000 – 6.000) g/h = 6.000 g/h 20 20 (12) 40 20 Com o Δm restante, calcula-se a vazão adicional para sua assimilação, considerando a fonte de onde se buscará esta vazão. Neste caso, a 100 ppm (prioridade do reúso). i = 3 Assim, a vazão adicional será de 20 t/h, provenientes da operação 1 (ou operação 2), e que será somada à vazão da operação 3 (reúso), totalizando 40 t/h f = Δm / (Cout – Cin)

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:

iniciando a aplicação do DFA por intervalo de concentrações Então, iniciando a aplicação do DFA por intervalo de concentrações

Obtida com base no Δm restante, após assimilação parcial com 20 t/h 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 Obtida com base no Δm restante, após assimilação parcial com 20 t/h 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

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

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

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??

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

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

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

Muito interessante...

DFA - Revisão Fluxograma de processos Identificar operações que usam água Fluxograma de processos hídricos Balanço Hídrico: dados de vazão de água e concentração de contaminantes (entrada e saída de cada operação) Tabela de oportunidades Passo a passo do DFA ► Ordem crescente de concentrações ► Criação de intervalos ► Representação de operações, incluindo vazões e limites de concentrações ► Cálculo de carga mássica (∆m) de contaminantes a ser assimilada em cada intervalo, e para cada operação ► Δm = fL . (Cout – Cin) ► Alocar vazão por intervalo de operação, considerando a carga mássica fixa, e de acordo com as fontes de água (internas e externas) disponíveis no intervalo observado f = Δm / (Cout – Cin) ► Caso a vazão disponível de uma fonte não seja suficiente para assimilar o ∆m da operação no intervalo, deve-se então utilizar água de qualidade mais limpa disponível (prioridade), em relação à concentração inicial da operação no intervalo em análise, de acordo com as fontes (internas e externas) disponíveis ► Sempre que possível, utilizar água de fonte de qualidade menos limpa disponível para alocar às operações subsequentes ► Elaborar o fluxograma da rede a partir do DFA

MÚLTIPLOS CONTAMINANTES Diagrama de Fontes de Água (DFA) Método para identificação de oportunidades de reúso de águas e efluentes industriais UM CONTAMINANTE Máximo reúso Além de máximo reúso, o DFA considera outras possibilidades para aplicação Múltiplas fontes de água Restrição de vazão Perdas inerentes ao processo Regeneração com reúso Regeneração com reciclo MÚLTIPLOS CONTAMINANTES

Agora é com você!!!

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: 0 ppm

Pausa para relaxamento... ... Na forca!

Descubra a palavra chave! 5 tentativas !!! Acertou!!! Errou!!!

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