Engenharia de Processos

Prof. Responsáveis: Osvaldo Chiavone Filho e Pagandai V. Pannir Selvam

Pré-Requesito: Modelagem e Simulação de Processos Químicos

Objetivos e Justificativas:

A engenharia de processos visa realizar atividades de síntese e análise de processos, ambas atividades denominadas como um projeto, ou seja, a tarefa do engenheiro. Dentro destas atividades podemos citar as seguintes subtarefas envolvidas seja num equipamento, ou num processo: (1) dimensionamento, (2) simulação, (3) otimização e (4) análise de sensibilidade. Para todas estas tarefas estão envolvidos parâmetros físicos e econômicos e logicamente funções objetivo que devem ser consideradas e demandam métodos computacionais definidos. Em termos de recursos computacionais, a disciplina conta com a infra-estrutura disponível com uma série de  programas, práticas didáticas e um laboratório de micros no setor de aulas com recursos de datashow, rede e máquinas velozes. A formação e oportunidade oferecidas através da ministração de práticas computacionais são importantes para o perfil do engenheiro químico, hoje em dia, que é submetido para a realização de projetos de análise e síntese de processos desenvolvidos diretamente no computador.

Programa:

1.INTRODUÇÃO GERAL

1.1 Engenharia de Processos

            1.1.1 O Contexto

            1.1.2 Breve Histórico

1.2 Sistemas

            1.2.1 Conceito

            1.2.2 Estrutura

            1.2.3 Projeto

            1.2.4 Síntese

            1.2.5 Análise

            1.2.6 Otimização

1.3 Inteligência Artificial

1.4 O Projeto de Processos

1.5 Organização do Texto/Disciplina

1.6 Computação

2. INTRODUÇÃO À ANÁLISE DE PROCESSOS

2.1 Objetivo

2.2 Procedimento Geral

2.3 Reconhecimento do Processo

2.4 Modelagem Matemática

2.5 Levantamento de Dados

2.6 Dimensionamento

      2.6.1 Levantamento de Condições Conhecidas

      2.6.2 Balanço de Informação

      2.6.3 Estabelecimento de uma Estratégia de Cálculo

      2.6.4 Seleção de um Critério de Avaliação Econômica

      2.6.5 Execução do Dimensionamento

2.7 Simulação

3. ESTRATÉGIAS DE CÁLCULO

3.1 Resolução de Equações Não-Lineares

3.2 Resolução de Sistemas de Equações Não-Lineares

      3.2.1 Métodos Simultâneos

      3.2.2 Método Sequencial

               (a) partição

               (b) abertura

      3.2.3 Algoritmo de Ordenação de Equações

      3.2.4 Regras Complementares

      3.2.5 Eliminação de Ciclos

3.3 Dimensionamento e Simulação de Equipamentos

3.4 Dimensionamento e Simulação de Processos

      3.4.1 Estratégia Global

      3.4.2 Estratégia Modular

3.5 Incerteza e Análise de Sensibilidade

      3.5.1 Questionamento do Projeto

      3.5.2 Questionamento do Desempenho Futuro

4. AVALIAÇÃO ECONÔMICA DE PROCESSOS

4.1 Introdução

4.2 Estimativas Econômicas

      4.2.1 Estimativa de Custos

      4.2.2 Estimativa de Investimento

4.3 Dados para a Estimativa de Custos e de Investimento

      4.3.1 Rudd & Watson

      4.3.2 Douglas

5. OTIMIZAÇÃO PARAMÉTRICA NA ANÁLISE DE PROCESSOS

5.1 Conceito de Otimização

5.2 Elementos Comuns em Problemas de Otimização

      5.2.1 Variáveis de Decisão

      5.2.2 Função Objetivo

      5.2.3 Restrições

      5.2.4 Região Viável

5.3 Condições Gerais para Valores Ótimos

5.4 Problemas e Métodos de Otimização

5.5 Problemas Univariáveis: métodos analíticos e numéricos.

5.6 Problemas Multivariáveis: métodos analíticos e numéricos. Problemas irrestritos e restritos.

6. INTRODUÇÃO À SÍNTESE DE PROCESSOS

6.1 Decomposição de Problemas

6.2 Representação e Resolução de Problemas

      6.2.1 Árvores de Estado

      6.2.2 Superestruturas

7. GERAÇÃO DO FLUXOGRAMA MATERIAL PRELIMINAR

7.1  O Fluxograma Material Preliminar

7.2 Geração do Fluxograma

7.3 Avaliação Econômica Preliminar. Margem Bruta

       (L = R - Cm – Cd; R = Pp P; Cm = Pm M; MB = R – Cm; L = MB – Cd)

Bibliografia:

 1.     Aspen Technology, 1994. Physical Properties Methods and Models – ASPEN PLUS Release 9, Cambridge MA.

2.     ChemEng, 1998. Process Engineering Packages on the PC, ChemEng Software, England.

3.     CRC, 1996. Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, Boca Raton, FL.

4.     DIPPR, 1995. Design Institute for Physical Property Data, American Institute of Chemical Engineers, New York, NY.

5.     Douglas, J.M. , 1988, Conceptual Design of Chemical Processes, McGraw-Hill. †

6.     Fogler, H. S., Hampshire, S.V., Santini, J.T., 1979. Elements of chemical reaction engineering, 2ª ed., Prentice-Hall, Inc.

7.     Gani, R., 1986. SEP Program Package - SEP 8623, Publicação Interna do Grupo de Pesquisa Phase Equilibria and Separation Processes, Departamento de Engenharia Química da Universidade Técnica da Dinamarca.

8.     Henley, E.J.; Seader, J.D., 1981. Equilibrium-Stage Separation Operations in Chemical Engineering, John Wiley & Sons.

9.     Himmelblau, David M., 1996. Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering, 6^a edição, Prentice-Hall, Inc. †

10.  Hyprotech Centre LTD., 1994. Hysim User Guide Version 2.5, Canadá.

11.  King, C.J., 1971. Separation Processes, McGraw-Hill.

12.  Kirk-Othmer, 1998. Encyclopedia of Chemical Technology, 4ª edição,John Wiley & Sons.

13.  Luyben, William L., 1990. Process Modeling, Simulation, and Control for Chemical Engineers, McGraw-Hill.

14.  Perry, R.H., Green, D.W., Maloney, J.O. (eds), 1997. Perry´s Chemical Engineers´ Handbook, 7ª edição, McGraw-Hill.

15.  Prausnitz, J.M., Lichtenthaler, R.N. e Azevêdo, E.G., 1986. Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria, 2ª edição, Prentice-Hall, Inc.

16.  Reid, R.C., Prausnitz, J.M. e Poling, B.E., 1987. Properties of Gases and Liquids, 4ª edição, McGraw-Hill.

17.  Rudd, D.F. & Watson, C.C. , 1968 Strategy of Process Engineering. J. Wiley.†

 ^†Livros Textos mais utilizados