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EQE 489 ENGENHARIA DE PROCESSOS

ENGENHARIA DE PROCESSOS Análise, Simulação e Otimização de Processos Químicos. EQE 489 ENGENHARIA DE PROCESSOS. 26 de junho de 2014. CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL. A Engenharia Química pode ser dividida em dois períodos: antes e depois da Engenharia de Processos.

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EQE 489 ENGENHARIA DE PROCESSOS

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  1. ENGENHARIA DE PROCESSOS Análise, Simulação e Otimização de Processos Químicos EQE 489 ENGENHARIA DE PROCESSOS 26 de junho de 2014

  2. CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL

  3. A Engenharia Química pode ser dividida em dois períodos: antes e depois da Engenharia de Processos. Antes, todo o esforço dos pesquisadores era voltado para a Ciência da Engenharia Química (Fenômenos de Transporte, Termodinâmica, Cinética) e ao projeto dos equipamentos considerados isoladamente. Aos poucos foi surgindo o interesse pelo estudo do comportamento de conjuntos de equipamentos integrados que formam os processos. Buscando subsídios na Engenharia de Sistemas e na Inteligência Artificial, foi se formando e se consolidando a ENGENHARIA DE PROCESSOS PROCESS SYSTEMS ENGINEERING

  4. Efeitos do surgimento daENGENHARIA DE PROCESSOS A Engenharia de Processos tornou-se o caminhoseguro para o projeto de processos mais eficientes, mais econômicos e mais seguros. A Engenharia de Processos veio a se tornar a maior novidade na Engenharia Químicaapós o surgimento dos Fenômenos de Transporte.

  5. O conjunto dos novos conhecimentos que compõem esta nova área, encontram-se reunidos na disciplina ENGENHARIA DE PROCESSOS uma disciplina nova que veio preencher importante lacuna na formação do Engenheiro Químico. da qual a Escola de Química é pioneira no Brasil

  6. Esses conhecimentos se aplicam não só à Engenharia Química como a diversas áreas que dela se destacaram Engenharia de Bioprocessos Engenharia de Alimentos Engenharia Metalúrgica (Beneficiamento de Minérios) e qualquer outra que trate de processos que transformam matérias primas em produtos químicos de interesse através de conjuntos integrados de equipamentos.

  7. Os subsídios para a formação da Engenharia de Processos vieram da Engenharia de Sistemas e da Inteligência Artificial, Daí, a estrutura do Capítulo

  8. 1. INTRODUÇÃO GERAL 1.1 Engenharia 1.2 Engenharia Química 1.3 Sistema 1.4 Engenharia de Sistemas 1.5 Inteligência Artificial 1.6 Engenharia de Processos 1.6.1 Estrutura dos Processos 1.6.2 Projeto de Processos 1.6.3 Síntese 1.6.4 Análise 1.6.5 Otimização 1.6.6 Métodos de Projeto 1.6.7 Nova Sistemática para o Projeto 1.7 Organização do Texto/Disciplina 1.8 Origem e Evolução da Engenharia de Processos 1.9 Computação 1.10 Bibliografia. 

  9. 1.1 Engenharia Desde a idade primitiva o homem criaferramentasúteis para a viabilizar certas ações e executá-las com menor dispêndio de energia As primeiras ferramentas eram constituídas de uma só peça: pedras para impactar e cortar, tacape, lança e outros. Depois, as ferramentas passaram a ser constituídas de duas ou três peças articuladas como martelo, arco e flexa, alavanca, catapultas, roldanas, etc. As ferramentas foram ficando cada vez mais complexas.

  10. Em algum momento, surgiu o artesão, indivíduoque fabricava ferramentas como seu meio de vida. Ele se valia da sua intuição e do acúmulo de experiência na sua atividade A sofisticação crescente dos objetos aumentou o número e a variedade de peças a articular. Veio a demandaporqualidadeesegurança. Intuição e empirismo tornaram-se insuficientes para garantir a qualidadedas ferramentas criadas.

  11. Tornaram-se imprescindíveis conhecimentos científicos e métodos matemáticos que, juntamente com intuição e criatividade deram origem à ENGENHARIA Dedica-se à aquisição e à aplicação de conhecimentos de natureza física, técnica, matemática e econômica para a criação, aperfeiçoamento e implementação de materiais, estruturas, máquinas e aparelhos, sistemas ou processos, com a finalidade de satisfazer as necessidades básicas da sociedade. Com ela, vieram os cursos superiores para a formação profissional de engenheiros, que vieram substituir os artesãos.

  12. A Engenharia se diversificou em função dos conhecimentos exigidos em cada campo da atividade: Civil, Mecânica, Elétrica e Química (mais completa). Cada uma delas compreendendo algumas especialidades que terminaram dando origem a outras Engenharias: Todas elas voltadas à criação de objetos concretos, tangíveis. Mais recentemente, o termo passou a ser estendido ao desenvolvimento e aplicação demétodos de trabalho, articulando não mais peças, mas idéias e tarefas. Surgiram as engenharias econômica, financeira, de software, de produção ou industrial, de transportes, de segurança e muitas outras.

  13. Em 29 de junho de 2009, o Ministério da Educação anunciou uma futura reforma no nome dos cursos de graduação – entre eles, os cursos de Engenharia, que, atualmente, possuem 258 nomenclaturas diferentes. Os nomes dos cursos atuais serão reduzidos a 22 (Ref.: Wikipedia). Engenharia Aeronáutica, Engenharia Agrícola , Engenharia de Agrimensura, Engenharia de Alimentos, Engenharia Ambiental , Engenharia Civil , Engenharia de Computação, Engenharia de Controle e Automação, Engenharia Elétrica , Engenharia Eletrônica, Engenharia Florestal , Engenharia de Fortificação e Construção, Engenharia Mecânica , Engenharia Mecânica e de Armamento, Engenharia de Materiais , Engenharia de Minas, Engenharia Metalúrgica , Engenharia Naval , Engenharia de Pesca , Engenharia de Produção , Engenharia Química, EngenhariadeTelecomunicações

  14. 1. INTRODUÇÃO GERAL 1.1 Engenharia 1.2 Engenharia Química 1.3 Sistema 1.4 Engenharia de Sistemas 1.5 Inteligência Artificial 1.6 Engenharia de Processos 1.6.1 Estrutura dos Processos 1.6.2 Projeto de Processos 1.6.3 Síntese 1.6.4 Análise 1.6.5 Otimização 1.6.6 Métodos de Projeto 1.6.7 Nova Sistemática para o Projeto 1.7 Organização do Texto/Disciplina 1.8 Origem e Evolução da Engenharia de Processos 1.9 Computação 1.10 Bibliografia. 

  15. 1.2 Engenharia Química É o ramo da Engenharia dedicado ao projeto, à construção e à operação dos processos químicos de produção.

  16. Os conhecimentos para a execução do projeto são fortemente embasados nas ciências básicas e na matemática, organizados nos Cursos de Engenharia Química de acordo com a figura,

  17. e ministrados na sequência que se segue

  18. CIÊNCIAS BÁSICAS Estudo dos fenômenos naturais Física Química Físico-Química Bioquímica descritos formalmente através da Matemática

  19. FUNDAMENTOS Estudo dos fenômenos de interesse que ocorrem nos equipamentos CIÊNCIAS BÁSICAS FUNDAMENTOS Mecânica dos Fluidos Transferência de Calor Transferência de Massa Cinética Química Termodinâmica (descritos por Modelos Matemáticos)

  20. ENGENHARIA DE EQUIPAMENTOS Projeto e Análise dos Equipamentos de Processo Reatores Trocadores de calor Separadores Torres de destilação Torres de absorção Extratores Cristalizadores Filtros Outros... Instrumentos de Controle Automático Tratamento compartimentado!

  21. Esses conhecimentos constituem o cerne da Engenharia Química e concentravam todo o esforço dos pesquisadores da área.

  22. O uso desses conhecimentos durante a realização dos projetos seguia uma sistemática individual, limitada pelos recursos computacionais da época aperfeiçoada pela repetição e guardada como segredo industrial.

  23. Faltavam conhecimentos sobre como integrar de forma rápida e eficiente os equipamentos na formação de processos químicos

  24. O grande avanço proporcionado pela Engenharia de Processos decorreu de estudo dos processos químicos enquanto um conjunto de equipamentos integrados. Ou seja, estudo dos processos químicos do ponto de vista de SISTEMAS

  25. 1. INTRODUÇÃO GERAL 1.1 Engenharia 1.2 Engenharia Química 1.3 Sistemas 1.4 Engenharia de Sistemas 1.5 Inteligência Artificial 1.6 Engenharia de Processos 1.6.1 Estrutura dos Processos 1.6.2 Projeto de Processos 1.6.3 Síntese 1.6.4 Análise 1.6.5 Otimização 1.6.6 Métodos de Projeto 1.6.7 Nova Sistemática para o Projeto 1.7 Organização do Texto/Disciplina 1.8 Origem e Evolução da Engenharia de Processos 1.9 Computação 1.10 Bibliografia. 

  26. 1.3 Sistemas UMA PERGUNTA:

  27. O quê estes objetos têm em comum? São meios de transporte!OK! E agora ? E agora ????

  28. REPETE-SE A PERGUNTA O QUÊ ESTES OBJETOS TÊM EM COMUM ? RESPOSTA Eles são objetos constituídos de inúmeras peças que funcionam articuladamente segundo um plano pré-estabelecido.

  29. Apesar de inteiramente distintos quanto à forma e a finalidade, os seus processos de criação e montagem seguem uma metodologia inteiramente análoga (exceto o corpo humano) Esses objetos recebem, então, uma denominação genérica SISTEMAS

  30. Um sistema (do grego sietemiun), é um conjunto de elementos interconectados, de modo a formar um todo organizado. 3 4 1 7 2 5 6

  31. 3 4 1 7 2 5 6 Todo sistema possui um objetivo geral a ser atingido. Sistemas são encontrados:

  32. No campo da energia:turbinas, sub-estações, redes de transmissão e outros equipamentos são elementos interdependentes que, interligados, permitem que a energia liberada numa queda d'água se transforme em luz e força. 3 4 1 7 2 5 6

  33. No corpo humano:os aparelhos circulatório, respiratório e digestivo, formados por órgãos como coração, pulmão, fígado e outros, são interdependentes e funcionam harmoniosamente sediando a vida humana. 3 4 1 7 2 5 6

  34. Na natureza: a atmosfera, os oceanos, os rios, os lagos, as espécies animais e vegetais são interdependentes e, conjuntamente, formam um ambiente em que se desenvolve a vida no planeta. 3 4 1 7 2 5 6

  35. Na economia:governo, população, bancos, comércio e outras instituições, são elementos interdependentes que formam um ambiente em que circula a moeda. 3 4 1 7 2 5 6

  36. Nos processos químicos:reatores, colunas de destilação e trocadores de calor formam instalações que promovem a transformação de matérias primas em produtos em escala industrial. 3 4 1 7 2 5 6

  37. Observa-se que SISTEMA é um conceito abrangente: 3 4 1 7 2 5 6 Quanto à origem: constatados ou criados pelo homem Quanto à natureza dos elementos e conexões: concretos (tangíveis) , abstratos (intangíveis) ConcretosTangíveis AbstratosIntangíveis Origem Eco - Sistemas Corpo Humano Constatados Processo Químico ! Criados Sistemas Econômicos

  38. O Processo Químico comoumSISTEMA W12 W9 14 W14 12 T9 T12 9 T14 MISTURADOR 13 10 RESFRIADOR CONDENSADOR 5 Ar Ac W5 W10 W13 T5 T10 T13 8 11 W11 W8 T11 T8 água água 15 W15 T15 f13 EVAPORADOR f23 Vl T3 t Ae extrato 3 r W6 7 T6 DECANTADOR bomba W1 vapor 20 HP 6 1 W7 T1 x11 T7 f11 T2 2 f12 f21 EXTRATOR f32 alimentação produto 4 f14 W4 rafinado x14 f24 T4 Um conjunto de elementosespecializados (equipamentos) e interdependentes (através das correntes) reunidos para um determinado fim (produção de um produto).

  39. SISTEMA é, também, um conceito recorrente O objeto de estudo tanto pode ser um sistema constituído por elementos ou o elemento de um sistema. SISTEMA ELEMENTO Segmento Industrial Indústria Química Indústria Química Unidade Industrial (Planta) Unidade Industrial (Planta) Torre de Destilação Torre de Destilação Prato

  40. 1. INTRODUÇÃO GERAL 1.1 Engenharia 1.2 Engenharia Química 1.3 Sistema 1.4 Engenharia de Sistemas 1.5 Inteligência Artificial 1.6 Engenharia de Processos 1.6.1 Estrutura dos Processos 1.6.2 Projeto de Processos 1.6.3 Síntese 1.6.4 Análise 1.6.5 Otimização 1.6.6 Métodos de Projeto 1.6.7 Nova Sistemática para o Projeto 1.7 Organização do Texto/Disciplina 1.8 Origem e Evolução da Engenharia de Processos 1.9 Computação 1.10 Bibliografia. 

  41. 1.4 Engenharia de Sistemas Com o aumento da complexidade dos sistemas desenvolvidos pelo homem, pesquisadores sentiram a necessidade de estudar formalmente as propriedades de sistemas em geral. Não bastava conhecer o comportamento individual dos elementos. Tornou-se necessário estudar o comportamento dos elementos quando interligados a outros: o comportamento do conjunto e desenvolver técnicas para a construção de sistemas de maneira rápida e confiável Esse novo campo do conhecimento foi batizado na década de 1940, no Laboratório da Bell, de Engenharia de Sistemas.

  42. Um fato relevante ao final da década de 60 Começou a surgir uma TEORIA DE PROJETO Com de elementos de Engenharia de Sistemas e Inteligência Artificial As Teorias existentes, até então, explicavam apenas fenômenos naturais ...(Química, Física, Biologia...).

  43. Esta Teoria se propagou por todas as engenharias Permitindo, em cada uma delas, a criação de sistemas de elevado nivel de complexidade e desempenho Essa nova área veio colocar à disposição dos engenheiros em geral todo o arsenal metodológico da Engenharia de Sistemas. O reflexo desses avanços, na Engenharia Química, foi o surgimento da área de Engenharia de Processos.

  44. Contribuição desta nova Teoria, para as diversas Engenharias???

  45. Conhecimento específicode cada área utilizado intuitivamente Teoria de Projeto Eng.Química Eng. Naval Engenharia de Processos Aplicável a todas as áreas Eng. Elétrica Eng. Mecânica As engenharias experimentaram um ganho expressivo

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