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jorge-bacharel-martins
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Introdução a APT
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Licenciatura em Tecnologia
e Gestão Industrial
Análise de Processos Tecnológicos
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Processos Industriais
� Industria Química� Química Base (Cimentos, extracção de areias)� Química Fina (Perfumes, cosmética,
farmacêutica, química orgânica)� Indústria Transformadora (Industria agro-
alimentar, detergentes, pasta de papel, produção de energia eléctrica)
� Industria Mecânica e Metalomecânica(Mecânica automóvel, serralharia, etc.)
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O que é um processo?
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Processo: Definição
� Maneira ou sequência pela qual se atinge o objectivo pretendido (por exº Produção de determinado produto)
� Sequência definida desde a armazenagem das matérias primas até à embalagem do produto final
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PROCESSO TECNOLÓGICO
Processo Tecnológico: Sequência de operações envolve tecnologia (equipamento específico) para obter resultado final
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Processos Contínuos e Descontínuos
Válvula de controlo
Alimentação - Q1
Saída – Q2
Válvula de controloControlo de temperatura
Agitador
T, P
h
H
Tv, Qvvapor
TANQUE
1) Nível produto no tanque, h 4) Caudal de entrada, Q1 e Saída, Q22) Temperatura no tanque, T 5) Temperatura do vapor, Tv3) Pressão (tanque fechado), P 6) Caudal do vapor, Qv
Variáveis de processo
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Processos Contínuos e Descontínuos
Válvula de controlo
Alimentação - Q1
Saída – Q2
Válvula de controloControlo de temperatura
Agitador
T, P
h
H
Tv, Qvvapor
TANQUE
Parâmetros de Processo1) Altura do reservatório2) Área da base
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Processo descontínuo
� Digestor de pasta de papel
Processo descontinuo
1) Pressurização e aquecimento
2) Cozimento
3) Despressurização e descarga
Atenção: Pode ser descontínuo e trabalhar 24 h por dia!
Aparas de madeira
Lixívia
P > Patm, 160 ºC
Motor
Ligação a fluidos de aquecimento
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Máquina de produção de papel
Formação de folha
Pasta papel aditivos
Prensagem da folha
Secagem da folha
Folha de papelVapor
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PROCESSO UNITÁRIO/OPERAÇÃO UNITÁRIA
- sequência de operações que conduz a um determinado resultado.
- Formado por várias OPERAÇÕES UNITÁRIAS ou PROCESSOS UNITÁRIOS.
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Operação e processo unitário: definição
� Processo Unitário: Envolve reacção química ou biológica num dado recipiente (tanque)
� Operação Unitária: Envolve fenómeno ou propriedade física associada ao que se passa num dado equipamento
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Transporte de líquidos e gases
� Transporte de fluidos (líquidos e gasosos)
Líquidos�Bombas
Gases�Compressores
�Ventiladores�Extractores de ar
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Bombas
Objectivo: Transportar fluido (liquido) de ponto para outro ao mesmo nível ou em níveis diferentes
BOMBAS
“Cabeça da bomba”
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Tipos de bombas
Bomba autoferrante
Bomba de piscinas
Bomba centrifuga horizontal
Bomba centrifuga vertical
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Compressores
Objectivo: Transportar fluido (gasoso) de ponto para outro ao mesmo nível ou em níveis diferentes
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COMPRESSORES – CLASSIFICAÇÃO QUANTO ÀS
APLICAÇÕES
1. Compressores de ar para serviços ordinários;
2. Compressores de ar para serviços industriais;
3. Compressores de gás ou de processo;
4. Compressores de refrigeração;
5. Compressores para serviços de vácuo
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Tipos de compressores
Compressor de palhetas
Compressor de parafuso (mais usado)
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Mistura de líquidos
� Misturadores de líquidos:- Na própria tubagem- Tanques misturadores
� Pequenas quantidades� Adicionado na própria tubagem� Fluxo lento (laminar)� Fluxo rápido (turbulento)
� Grandes quantidades� Tanques misturadores
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Na própria tubagem
densidadessemelhantes
volumesparecidos
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Perfil de velocidades num tubo ou canal
Velocidade zero junto às paredes devido ao atrito
Velocidade máxima no centro
Seta representa o vector velocidade
Fluxo = Caudal = Velocidade x área do canal ou tubo
Velocidade muito elevada do fluido está associada a fluxos turbulentos
Velocidade baixa está associada a regimes laminares
Boa Mistura >>>>> Fluxo turbulento
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Tanques Misturadores
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Agitadores
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Tanques de mistura
Pás verticais: empurram o fluido para fora na horizontal. Provocam Vortex
Forma/Geometria do tanque
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Tanques de mistura
Chicanas (Baffles): Evitam a formação de vórtices
Baffles
Caso de fluxo laminar, têm de se criar zonas com turbulência, com obstáculos para tornar a agitação mais homogénea
Zonas mortas
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Tanques de mistura
Geometria das pás
•Pás inclinadas: empurram o fluido para cima ou para baixo.
•Dependem da direcção de rotação.
•Velocidade junto às paredes é maior do que longe dele
•Cria zonas mortas/estagnadas > não agitadas
Zonas mortas
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Tanques de mistura
Líquidos muito espessos
Agitador em forma de âncora
•Evita incrustações no fundo
•Velocidade de rotação muito lenta
Líquidos muito viscosos
Agitador em forma de hélice
Se fosse de pás só rodava nesse sentido e o resto ficava na mesma >>> Rotação total do líquido
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Operações Unitárias – com transferência de massa e calor
� Permutadores de calor
� Condensadores
� Evaporadores
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Permutadores de calor
Objectivo: Aquecer/Arrefecer fluidos consoantes as necessidades do processo
1. Tubos concêntricos
2. Camisas
3. Serpentinas
4. Tubo e caixa:
• Tubos com 2 passagens e caixa com 5 passagens
• Tubos com 4 passagens e caixa com 10 passagens
Consoante as Temperaturas das correntes de entrada e saída, podemos querer que o fluido dê mais voltas, ou seja aumentar a área de transferência de calor
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PERMUTADORES DE CALOR
SERPENTINAS
CAMISAS DE AQUECIMENTO
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PERMUTADORES DE CALOR
PERMUTADOR DE TUBOS CONCÊNTRICOS
PERMUTADOR DE TUBO E CAIXA
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PERMUTADOR DE TUBO E CAIXA
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Condensadores
Objectivo: recuperar solvente que se encontra na fase gasosa, normalmente em vapor que se pretende por acção de arrefecimento com outra corrente que passe ao estado líquido para voltar a serreutilizado
Não há necessidade de expansão do volume mas concentração
Líquido arrefecedor, circula por tubos, geralmente 2 passagens
Vapor entra pela caixa, condensa (passagem de gás a líquido) e sai pelo fundo
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CONDENSADORES
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Evaporadores
Objectivo: Concentrar solução a partir de soluto não volátil e solvente volátil
Solução = Soluto + Solvente
Evaporador: Permutador de calor com caixa maior, onde circula a corrente a evaporar
Evaporadores: verticais com tubos horizontais
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EVAPORADORES
VERTICAL
HORIZONTAL
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Secagem de sólidos
Objectivo: Passar vapor quente pelos sólidos para os secar ou arrefecer
1. Cilindros com vapor/ar quente que passa pelos sólidos, Secador rotativo, horizontal, com chicanas
2. Motor que injecta vapor/ar quente que passa pelos sólidos, Secador vertical, não rotativo
Principio de funcionamento de 1: Sólidos passam numa tela, dentro do secador com determinado comprimento,
1. Ar injectado para baixo, onde está humidade
2. Ar injectado para cima para câmara seca
Principio de funcionamento de 2: Sólidos injectados na forma de spray no topo do secador e corrente de ar quente é feita subir através dos sólidos
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SECADORES
SECADORES DE SÓLIDOS
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SECADORES
SECADOR ROTATIVO