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ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
⎯⎯ PQI 2403 Análise de Processos da Indústria Química ⎯⎯
Engenharia Química. EPUSP Tel (+5511) 3091 2237; Fax (+5511) 38132380; (+5511) 30313020 Av.Prof. Luciano Gualberto, trv.3 nº380 CEP 05508-900 São Paulo SP Brasil.
Apresentação
A disciplina “Análise de Processos”, por se dedicar a Industrias Químicas, necessita de estudo prévio de outras disciplinas, conforme figura abaixo.
Figura 1. A disciplina no contexto da estrutura curricular.
Esta interação com outras disciplinas está coerente com a idéia de Engenharia de Sistemas em Processos Químicos, conforme descreveremos no presente texto.
Portanto, em termos de métodos matemáticos, você estará revendo modelagem matemática, e técnicas das soluções numéricas de ( i ) solução de sistemas de equações algébricas lineares e não-lineares, ( ii ) solução de equações diferenciais ordinárias e, ( iii ) solução de equações diferenciais ordinárias.
A indústria química produz um grande número de produtos, e comparativamente a este número de processos possue um número relativamente pequeno de operações unitárias.
Todo processo químico, sob a perspectiva funcional, pode ser reconhecido como um sistema de operações unitárias combinadas. Daí decorre a ênfase em estudos de operações unitárias típicas da indústria química.
PQI- Conservação de Massa e Energia
Fenômenos de Transporte
Operações
Unitárias ...^
Engenharia de Reações Químicas
... Termodinâmica
PQI- Análise de Processos da Indústria Química
PQI-2408 Simulação de Processos da Indústria Química
PQI-2407 Controle de Processos da Indústria Química
PQI-2501 Síntese e Projeto de Processos
.....................
Para a melhoria operacional, a melhoria do projeto e o desenvolvimento de novas operações unitárias, é importante o entendimento quantitativo dos fenômenos fundamentais que se manifestam nesta operação unitária.
Toda operação unitária, sob a perspectiva funcional, pode ser identificada como um sistema de fenômenos fundamentais combinados. Daí decorre a ênfase que a Engenharia Química dá aos seus fundamentos : Fenômenos de Transporte, Termodinâmica, Cinética das Reações Químicas e outros.
Note então que para o melhor conhecimento da indústria química, procede-se a uma análise ou decomposição analítica das informações: de processos para operações unitárias, destas para fenômenos fundamentais, e nos fenômenos de macro para microelementos.
O caminho inverso da análise é a síntese, isto é, a síntese utiliza as informações analíticas para o planejamento, o projeto, a operação e o controle no que diz respeito às decisões de Engenharia Química.
Para a resolução dos problemas práticos no campo de Engenharia Química, devem ser definidos três importantes questões relativas à análise e à síntese:
− Qual a qualidade e qual a quantidade de informações analíticas necessárias para sintetizar um sistema de processo. − Quão grande deve ser o sistema para definir as condições e os objetivos de um sistema de processo a ser analisado ou sintetizado. − Quão rápido o problema de decisão de Engenharia Química deve ser resolvido.
No campo de Engenharia, de ponto de vista analítico são sempre importantes as análises mais precisas e mais profundas. Porém a escolha da complexidade das informações analíticas estão relacionadas à viabilidade de manipulação e utilização destas informações e ao prazo disponível de execução.
OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Destilação Reatores Bombas Trocadores de calor ..............................
Fenômenos de transporte Cinética de reações Termodinâmica ..............................
Energia Petroquímica Fertilizantes Celulose e papel ..............................
Plantas Complexos industriais Meio ambiente Conservação de energia ..............................
SISTEMAS DE LARGA ESCALA
PROCESSOS FENÔMENOSFUNDAMENTAIS
ENGENHARIA DE SISTEMAS EM PROCESSOS
Análise
Síntese
Figura 2. Esquema de Engenharia de Sistemas em Processos de acordo com Takamatsu (1983). Síntese no sentido antihorário e análise no sentido horário.
Então podemos definir a Engenharia de Sistemas em Processos Químicos, da qual a análise e a síntese fazem parte, segundo Takamatsu (1983):
situação real
modelo
objetivos do problema revisão
resolução do modelo
validação do modelo dados industriaise laboratoriais
interpretação
utilização
modelo correto ?
NÃO
SIM
Figura 3. Diagrama muito simples de resolução de Engenharia.
Na realidade, as técnicas procedurais de modelagem, entendimento e extração de conhecimento de sistemas complexos, evoluíram muito em últimos vinte anos, mas já é um escopo de interface com pesquisa operacional, chamada de “métodos de estruturação de problemas”.
