Processo Quimico

1 Atividade Prática Processos Químicos Industriais ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA Atividade Prática de Processos Químicos Industriais OBJETIVO Essa atividade tem como intuito aplicar na prática conceitos abordados na disciplina de Processos Químicos Industriais na execução de um balanço de massa e de um balanço de energia além de análises e tomadas de decisão MATERIAL DE CONSULTA Para a realização desta atividade prática o discente deve consultar o Texto de leitura da Rota de Aprendizagem referente aos balanços de massa e de energia bem como as Aulas de Resolução de Exercícios e o Caderno de Exercícios postado na Aula 1 2 Atividade Prática Processos Químicos Industriais ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA ATIVIDADE BALANÇO DE MASSA Na primeira etapa deverá fazer um balanço de massa de um evaporador sendo que a vazão de alimentação terá o valor dos 6 primeiros números de seu RU a concentração de sólidos na alimentação terá o valor da soma dos 6 primeiros números do seu RU e a concentração final será de 75 Como exemplo temos RU 98765432 terá uma vazão de alimentação na entrada de 987654 kgh seis primeiros números do RU e concentração de sólidos na alimentação de 39 987654 Sabendo que hoje a eficiência energética vem sendo cada vez mais exigida nos processos industriais e que muitas empresas já fazem a cogeração de energia usando o vapor gerado na planta industrial usando como referência a tabela abaixo para consumo de vapor modelos de geradores de 30MW de energia a quantidade de vapor gerada será suficiente para atender a alguma unidade de geração de energia Justificar em função do consumo da unidade de geração e da quantidade 3 Atividade Prática Processos Químicos Industriais ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA de vapor gerada no evaporador CLIQUE PARA EXIBIRCLIQUE PARA EXIBIR Fazendo o balanço de massa temos P 513580 kgh e V 474074 kgh Comprando a quantidade de vapor produzida com o consumo de vapor necessário para os geradores V 474074 kgh 474074 th Veremos que a quantidade de vapor gerada atende a todos os modelos individualmente pois é superior ao consumo de cada um deles 4 Atividade Prática Processos Químicos Industriais ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA ATIVIDADE BALANÇO DE ENERGIA Nesta segunda etapa deverá elaborar um balanço de energia para estimar a quantidade de vapor saturado do Setor de Utilidades W deverá ser usada para a evaporação obtida na Etapa 1 Para isso deverão usar como premissa que a Entalpia da solução de entrada HA é de 107 kJkg a Entalpia do Produto HP é de 1070 kJkg a temperatura da solução de alimentação é de 25ºC a temperatura de trabalho do evaporador é de 100ºC a temperatura do vapor V gerado é de 100ºC e que a temperatura do vapor do Setor de Utilidades é de 120ºC Lembrem que a temperatura do vapor gerado V e do vapor do Setor de Utilidades W devem ser usadas para obter as entalpias que usarão no cálculo da tabela de vapor saturado A expressão para o cálculo é a do balanço de energia A HA W HW V HV P HP W HL 5 Atividade Prática Processos Químicos Industriais ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA No nosso exemplo A 987654 kgh P 513580 kgh V 474074 kgh HA 107 kJkg HP 1070 kJkg HW valor de entalpia de vapor saturado pego na tabela para a temperatura do vapor do Setor de Utilidades W HV valor de entalpia de vapor saturado pego na tabela para a temperatura do vapor gerado V HL valor de entalpia de líquido saturado pego na tabela para a temperatura do vapor do Setor de Utilidades W A quantidade de vapor do Setor de Utilidades que será usada no evaporador para nosso exemplo foi W 777584 kgh 6 Atividade Prática Processos Químicos Industriais ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA 7 Atividade Prática Processos Químicos Industriais ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA TUTORIAL TRABALHO DE PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS 1 Fazer o Balanço de Massa 2 Avaliar se a quantidade de vapor V gerado atende a demanda de todos ou de alguns ou de nenhum gerador 3 Fazer o Balanço de Energia 4 Estimar a quantidade de vapor do Setor de Utilidades que será usada no evaporador 8 Atividade Prática Processos Químicos Industriais ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA ESTRUTURA DO TRABALHO CAPA conforme abaixo UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO PLANTA INDUSTRIAL ARIAL 14 Trabalho orientado pelo Professor Marcos Baroncini Proença como parte da avaliação da Disciplina de Processo Químicos Industriais Arial 10 ALUNO A CIDADE ESTADO DATA ARIAL 12 9 Atividade Prática Processos Químicos Industriais ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA SUMÁRIO páginas referentes a cada título e subtítulo INTRODUÇÃO comentário sobre o trabalho o objetivo do balanço de massa e o objetivo do balanço de energia BLANÇO DE MASSA apresentar detalhadamente a representação e os cálculos do balanço de massa ANÁLISE REFERENTE AO VAPOR GERADO SER SUFICIENTE PARA GERAR ENERGIA fazer a análise comparando a quantidade de vapor gerado V com as necessidades dos geradores BALANÇO DE ENERGIA apresentar detalhadamente a representação e os cálculos do balanço de energia bem como a estimativa da quantidade de vapor do Setor de Utilidades W que será utilizada UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO PLANTA INDUSTRIAL Trabalho orientado pelo Professor Marcos Baroncini Proença como parte da avaliação da Disciplina de Processo Químicos Industriais ROSILDA CIDADE ESTADO 2025 SUMÁRIO INTRODUÇÃO3 BALANÇO DE MASSA4 ANÁLISE REFERENTE AO VAPOR GERADO SER SUFICIENTE PARA GERAR ENERGIA 5 BALANÇO DE ENERGIA7 REFERÊNCIAS9 INTRODUÇÃO Os processos químicos industriais dependem do uso eficiente de operações unitárias para transformar matériasprimas em produtos de valor comercial Nesse contexto a etapa de separação por evaporação desempenha papel central em diversas indústrias pois permite concentrar soluções reduzir volumes e gerar vapor que pode ser aproveitado em outras operações O entendimento quantitativo desses processos exige a aplicação sistemática dos balanços de massa e energia ferramentas fundamentais da engenharia química FOGLER 2016 O balanço de massa constitui a base para qualquer análise em processos químicos pois permite quantificar a entrada saída e acúmulo de materiais em um sistema definido A correta aplicação desse princípio garante o dimensionamento adequado de equipamentos e possibilita verificar a viabilidade de diferentes condições operacionais FELDER ROUSSEAU 2005 Assim compreender as variações de concentração em correntes de alimentação e produto é essencial para avaliar a eficiência de processos de evaporação em escala industrial De forma complementar o balanço de energia permite quantificar a transferência de calor associada ao processo relacionando a energia requerida ou liberada às condições termodinâmicas das correntes envolvidas Essa abordagem possibilita estimar a quantidade de vapor necessária para promover a evaporação além de fornecer subsídios para avaliar alternativas de cogeração de energia prática cada vez mais comum em plantas industriais ÇENGEL BOLES 2015 A integração entre os balanços de massa e energia oferece uma visão abrangente do desempenho do processo permitindo identificar pontos de consumo energético elevado e oportunidades de otimização Esse tipo de análise é essencial não apenas para atender às demandas de produção mas também para reduzir custos operacionais e minimizar impactos ambientais A busca por processos mais sustentáveis exige que os engenheiros incorporem tais ferramentas desde as etapas iniciais de projeto e operação SMITH 2016 Dessa forma este trabalho tem como objetivos principais a elaboração de um balanço de massa em um sistema de evaporação considerando a concentração da alimentação e do produto final e a execução de um balanço de energia estimando a quantidade de vapor necessária para o processo A análise conjunta dessas etapas fornece subsídios técnicos para avaliar a eficiência do sistema e compreender sua aplicabilidade em diferentes contextos industriais BALANÇO DE MASSA No cálculo do balanço de massa a corrente de alimentação foi definida a partir do RU Os seis primeiros dígitos corresponderam à vazão de entrada no evaporador resultando em A 436278 kgh A fração mássica de sólidos foi obtida pela soma direta desses dígitos 4 3 6 2 7 8 30 Dividindo esse valor por 100 obtevese a fração mássica de sólidos igual a 030 ou seja 30 O licor concentrado que saiu do equipamento apresentou fração de sólidos de 075 ou 75 O vapor produzido correspondeu apenas à água A massa de sólidos que entrou no sistema foi calculada multiplicandose a vazão de entrada pela fração mássica de sólidos Assim 436278 030 resultou em 1308834 kgh de sólidos Como não ocorreu evaporação de sólidos essa mesma quantidade saiu no produto A relação P 075 1308834 permitiu determinar a vazão de produto Dividindo 1308834 075 encontrouse P 1745112 kgh Esse valor representou a vazão de licor concentrado Em seguida o balanço total de massa foi aplicado A diferença entre a alimentação e o produto forneceu a quantidade de vapor Assim V 436278 1745112 o que resultou em 2617668 kgh Esse valor correspondeu ao fluxo de água evaporada A verificação foi feita pelo balanço de água Na alimentação a fração mássica de água foi 1 030 070 A multiplicação 436278 070 forneceu 3053946 kgh de água na entrada No produto a fração de água foi 1 075 025 Multiplicando 1745112 025 obtevese 436278 kgh de água retida no licor concentrado A diferença entre esses valores representou a água evaporada 3053946 436278 2617668 kgh resultado que coincidiu com o cálculo do balanço global Com os fluxos determinados foi possível calcular indicadores operacionais O fator de concentração correspondeu à razão entre a concentração de sólidos no produto e na alimentação 075 030 25 A razão produtoalimentação foi 030 075 040 indicando que 40 da alimentação permaneceu como licor concentrado enquanto 60 foi convertido em vapor Essa proporção também foi confirmada pela divisão 2617668 436278 060 Convertendo os resultados para toneladas por hora obtevese P 174511 th e V 261767 th Portanto a partir de uma alimentação de 436278 th resultaram 174511 th de produto concentrado e 261767 th de vapor O balanço de massa assim estabelecido atendeu às leis de conservação apresentou consistência entre os balanços de sólidos água e global e descreveu em detalhe o funcionamento do evaporador ANÁLISE REFERENTE AO VAPOR GERADO SER SUFICIENTE PARA GERAR ENERGIA O balanço de massa da Etapa 1 já havia fixado os fluxos principais A alimentação foi definida como 436278 kgh o produto como 1745112 kgh e o vapor gerado no evaporador como 2617668 kgh A soma dos seis dígitos do RU foi executada de uma única vez 436278 30 e transformada em fração mássica de 030 para a corrente de entrada O produto saiu a 075 de fração de sólidos mantendo a consistência com a hipótese de sólidos não voláteis As necessidades de vapor para turbogeradores de 30 MW foram lidas na tabela apresentada 3630 th 1992 th 1782 th 1848 th 1863 th O vapor de processo obtido no evaporador correspondeu a 2617668 kgh isto é 2617668 th após divisão por 1000 A comparação foi conduzida sempre em base th para evitar ambiguidades Quando confrontado com a exigência mais alta 3630 th o vapor de processo apresentou insuficiência A diferença foi calculada como 2617668 3630 1012332 th valor negativo que representou déficit Nessa condição o vapor gerado não teria atendido ao gerador Para a condição de 1992 th ocorreu superávit A diferença foi 2617668 1992 625668 th Essa folga indicou que o fluxo de vapor de processo superou a necessidade do gerador restando potencialmente 625668 th para outros usos de baixa pressão desde que a qualidade do vapor fosse compatível com o equipamento consumidor Na condição de 1782 th o superávit foi ainda maior 2617668 1782 835668 th Para 1848 th a folga calculada foi 2617668 1848 769668 th Para 1863 th a diferença positiva resultou em 2617668 1863 754668 th Em todas essas três situações o vapor gerado teria sido suficiente para um turbogerador de 30 MW A análise global indicou o seguinte cenário o vapor de processo teria atendido um único gerador quando o consumo requerido estivesse entre 1782 e 1992 th com folgas na faixa de 626 a 836 th Para a exigência de 3630 th a geração do processo mostrouse inferior em 1012332 th Essa conclusão baseou se estritamente nas vazões mássicas comparadas na mesma base temporal e de unidades Do ponto de vista operacional registrouse uma ressalva importante o vapor do evaporador esteve a 100 C pressão de saturação correspondente enquanto os turbogeradores requerem usualmente vapor de maior pressão e temperatura Assim a comparação numérica de vazões indicou suficiência ou insuficiência em termos de massa mas a adequação termodinâmica para expansão em turbina dependeria de superaquecimento e nível de pressão não contemplados na etapa de massa Essa observação não alterou as conclusões quantitativas acima que permaneceram válidas para a checagem solicitada BALANÇO DE ENERGIA A formulação indicada para o balanço de energia foi AHA WHW VHV PHP WHL Os termos representaram respectivamente a entalpia de entrada da solução AHA a energia trazida pelo vapor de utilidades WHW a energia contida no vapor de processo na saída VHV a entalpia do produto concentrado PHP e a energia de condensação descarregada pelo condensado de utilidades WHL As grandezas de massa foram aquelas determinadas na Etapa 1 A 436278 kgh P 1745112 kgh e V 2617668 kgh As entalpias de solução foram fornecidas HA 107 kJkg e HP 1070 kJkg As temperaturas operacionais foram fixadas da seguinte forma solução de alimentação a 25 C operação do evaporador a 100 C vapor de processo V a 100 C e vapor de utilidades W a 120 C A partir das tabelas de vapor dágua saturado unidades SI as entalpias relevantes foram lidas nas temperaturas estabelecidas Para 100 C a entalpia do vapor saturado foi aproximadamente HV 2676 kJkg Para 120 C a entalpia do vapor saturado foi HW 2706 kJkg e a entalpia do líquido saturado condensado foi HL 505 kJkg O termo HW HL 2706 505 2201 kJkg representou o calor útil disponibilizado por quilograma de vapor de utilidades que efetivamente condensou a 120 C A equação foi reorganizada para isolar W WHW HL VHV PHP AHA Em seguida cada parcela energética foi convertida para kJh AHA foi calculado como 436278 107 46681746 kJh VHV resultou em 2617668 2676 7003570734 kJh PHP correspondeu a 1745112 1070 1867269840 kJh O somatório do lado direito antes de subtrair AHA foi 7003570734 1867269840 8870840574 kJh O termo líquido do numerador foi obtido por 8870840574 46681746 8404023114 kJh A divisão pelo calor útil do vapor de utilidades forneceu a vazão requerida W 8404023114 2201 3817234 kgh A conversão para toneladas por hora foi realizada por divisão por 1000 resultando em W 381723 th A coerência física do resultado foi analisada O valor de W superou V porque o balanço de energia contemplou três efeitos aquecimento da alimentação de 25 C até a condição de ebulição fornecimento da entalpia necessária para a evaporação que produziu V e atendimento da entalpia especificada para o produto HP 1070 kJkg O termo HW HL limitou o efeito útil por quilograma de vapor de utilidades refletindo a condensação a 120 C e não uma queda até 100 C com subresfriamento O dever térmico total do processo foi expresso também em potência A divisão 8404023114 3600 resultou em 2334451 kW equivalente a 23345 MW térmicos Esse número caracterizou a ordem de grandeza do serviço de calor necessário para manter a operação nas condições especificadas reforçando por que W apresentou magnitude elevada A comparação entre W e as demandas dos turbogeradores mostrou que 381723 th de vapor de utilidades representaram um consumo maior do que qualquer uma das cinco linhas de carga da tabela inclusive a de 3630 th Essa constatação indicou que para sustentar a evaporação e o aquecimento propostos o sistema de utilidades precisaria dispor de uma capacidade de fornecimento de vapor no patamar de 382 th a 120 C considerando as entalpias saturadas utilizadas REFERÊNCIAS ÇENGEL Y A BOLES M A Thermodynamics An Engineering Approach 8 ed New York McGrawHill 2015 FELDER R M ROUSSEAU R W Elementary Principles of Chemical Processes 3 ed New York Wiley 2005 FOGLER H S Elements of Chemical Reaction Engineering 5 ed Boston Prentice Hall 2016 SMITH R Chemical Process Design and Integration 2 ed Chichester Wiley 2016 UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO PLANTA INDUSTRIAL Trabalho orientado pelo Professor Marcos Baroncini Proença como parte da avaliação da Disciplina de Processo Químicos Industriais ROSILDA CIDADE ESTADO 2025 SUMÁRIO INTRODUÇÃO 2 BALANÇO DE MASSA4 ANÁLISE REFERENTE AO VAPOR GERADO SER SUFICIENTE PARA GERAR ENERGIA 5 BALANÇO DE ENERGIA 6 REFERÊNCIAS8 INTRODUÇÃO Os processos químicos industriais dependem do uso eficiente de operações unitárias para transformar matériasprimas em produtos de valor comercial Nesse contexto a etapa de separação por evaporação desempenha papel central em diversas indústrias pois permite concentrar soluções reduzir volumes e gerar vapor que pode ser aproveitado em outras operações O entendimento quantitativo desses processos exige a aplicação sistemática dos balanços de massa e energia ferramentas fundamentais da engenharia química FOGLER 2016 O balanço de massa constitui a base para qualquer análise em processos químicos pois permite quantificar a entrada saída e acúmulo de materiais em um sistema definido A correta aplicação desse princípio garante o dimensionamento adequado de equipamentos e possibilita verificar a viabilidade de diferentes condições operacionais FELDER ROUSSEAU 2005 Assim compreender as variações de concentração em correntes de alimentação e produto é essencial para avaliar a eficiência de processos de evaporação em escala industrial De forma complementar o balanço de energia permite quantificar a transferência de calor associada ao processo relacionando a energia requerida ou liberada às condições termodinâmicas das correntes envolvidas Essa abordagem possibilita estimar a quantidade de vapor necessária para promover a evaporação além de fornecer subsídios para avaliar alternativas de cogeração de energia prática cada vez mais comum em plantas industriais ÇENGEL BOLES 2015 A integração entre os balanços de massa e energia oferece uma visão abrangente do desempenho do processo permitindo identificar pontos de consumo energético elevado e oportunidades de otimização Esse tipo de análise é essencial não apenas para atender às demandas de produção mas também para reduzir custos operacionais e minimizar impactos ambientais A busca por processos mais sustentáveis exige que os engenheiros incorporem tais ferramentas desde as etapas iniciais de projeto e operação SMITH 2016 Dessa forma este trabalho tem como objetivos principais a elaboração de um balanço de massa em um sistema de evaporação considerando a concentração da alimentação e do produto final e a execução de um balanço de energia estimando a quantidade de vapor necessária para o processo A análise conjunta dessas etapas fornece subsídios técnicos para avaliar a eficiência do sistema e compreender sua aplicabilidade em diferentes contextos industriais BALANÇO DE MASSA No cálculo do balanço de massa a corrente de alimentação foi definida a partir do RU Os seis primeiros dígitos corresponderam à vazão de entrada no evaporador resultando em A 436278 kgh A fração mássica de sólidos foi obtida pela soma direta desses dígitos 4 3 6 2 7 8 30 Dividindo esse valor por 100 obtevese a fração mássica de sólidos igual a 030 ou seja 30 O licor concentrado que saiu do equipamento apresentou fração de sólidos de 075 ou 75 O vapor produzido correspondeu apenas à água A massa de sólidos que entrou no sistema foi calculada multiplicandose a vazão de entrada pela fração mássica de sólidos Assim 436278 030 resultou em 1308834 kgh de sólidos Como não ocorreu evaporação de sólidos essa mesma quantidade saiu no produto A relação P 075 1308834 permitiu determinar a vazão de produto Dividindo 1308834 075 encontrouse P 1745112 kgh Esse valor representou a vazão de licor concentrado Em seguida o balanço total de massa foi aplicado A diferença entre a alimentação e o produto forneceu a quantidade de vapor Assim V 436278 1745112 o que resultou em 2617668 kgh Esse valor correspondeu ao fluxo de água evaporada A verificação foi feita pelo balanço de água Na alimentação a fração mássica de água foi 1 030 070 A multiplicação 436278 070 forneceu 3053946 kgh de água na entrada No produto a fração de água foi 1 075 025 Multiplicando 1745112 025 obtevese 436278 kgh de água retida no licor concentrado A diferença entre esses valores representou a água evaporada 3053946 436278 2617668 kgh resultado que coincidiu com o cálculo do balanço global Com os fluxos determinados foi possível calcular indicadores operacionais O fator de concentração correspondeu à razão entre a concentração de sólidos no produto e na alimentação 075 030 25 A razão produtoalimentação foi 030 075 040 indicando que 40 da alimentação permaneceu como licor concentrado enquanto 60 foi convertido em vapor Essa proporção também foi confirmada pela divisão 2617668 436278 060 Convertendo os resultados para toneladas por hora obtevese P 174511 th e V 261767 th Portanto a partir de uma alimentação de 436278 th resultaram 174511 th de produto concentrado e 261767 th de vapor O balanço de massa assim estabelecido atendeu às leis de conservação apresentou consistência entre os balanços de sólidos água e global e descreveu em detalhe o funcionamento do evaporador ANÁLISE REFERENTE AO VAPOR GERADO SER SUFICIENTE PARA GERAR ENERGIA O balanço de massa da Etapa 1 já havia fixado os fluxos principais A alimentação foi definida como 436278 kgh o produto como 1745112 kgh e o vapor gerado no evaporador como 2617668 kgh A soma dos seis dígitos do RU foi executada de uma única vez 436278 30 e transformada em fração mássica de 030 para a corrente de entrada O produto saiu a 075 de fração de sólidos mantendo a consistência com a hipótese de sólidos não voláteis As necessidades de vapor para turbogeradores de 30 MW foram lidas na tabela apresentada 3630 th 1992 th 1782 th 1848 th 1863 th O vapor de processo obtido no evaporador correspondeu a 2617668 kgh isto é 2617668 th após divisão por 1000 A comparação foi conduzida sempre em base th para evitar ambiguidades Quando confrontado com a exigência mais alta 3630 th o vapor de processo apresentou insuficiência A diferença foi calculada como 2617668 3630 1012332 th valor negativo que representou déficit Nessa condição o vapor gerado não teria atendido ao gerador Para a condição de 1992 th ocorreu superávit A diferença foi 2617668 1992 625668 th Essa folga indicou que o fluxo de vapor de processo superou a necessidade do gerador restando potencialmente 625668 th para outros usos de baixa pressão desde que a qualidade do vapor fosse compatível com o equipamento consumidor Na condição de 1782 th o superávit foi ainda maior 2617668 1782 835668 th Para 1848 th a folga calculada foi 2617668 1848 769668 th Para 1863 th a diferença positiva resultou em 2617668 1863 754668 th Em todas essas três situações o vapor gerado teria sido suficiente para um turbogerador de 30 MW A análise global indicou o seguinte cenário o vapor de processo teria atendido um único gerador quando o consumo requerido estivesse entre 1782 e 1992 th com folgas na faixa de 626 a 836 th Para a exigência de 3630 th a geração do processo mostrouse inferior em 1012332 th Essa conclusão baseouse estritamente nas vazões mássicas comparadas na mesma base temporal e de unidades Do ponto de vista operacional registrouse uma ressalva importante o vapor do evaporador esteve a 100 C pressão de saturação correspondente enquanto os turbogeradores requerem usualmente vapor de maior pressão e temperatura Assim a comparação numérica de vazões indicou suficiência ou insuficiência em termos de massa mas a adequação termodinâmica para expansão em turbina dependeria de superaquecimento e nível de pressão não contemplados na etapa de massa Essa observação não alterou as conclusões quantitativas acima que permaneceram válidas para a checagem solicitada BALANÇO DE ENERGIA A formulação indicada para o balanço de energia foi AHA WHW VHV PHP WHL Os termos representaram respectivamente a entalpia de entrada da solução AHA a energia trazida pelo vapor de utilidades WHW a energia contida no vapor de processo na saída VHV a entalpia do produto concentrado PHP e a energia de condensação descarregada pelo condensado de utilidades WHL As grandezas de massa foram aquelas determinadas na Etapa 1 A 436278 kgh P 1745112 kgh e V 2617668 kgh As entalpias de solução foram fornecidas HA 107 kJkg e HP 1070 kJkg As temperaturas operacionais foram fixadas da seguinte forma solução de alimentação a 25 C operação do evaporador a 100 C vapor de processo V a 100 C e vapor de utilidades W a 120 C A partir das tabelas de vapor dágua saturado unidades SI as entalpias relevantes foram lidas nas temperaturas estabelecidas Para 100 C a entalpia do vapor saturado foi aproximadamente HV 2676 kJkg Para 120 C a entalpia do vapor saturado foi HW 2706 kJkg e a entalpia do líquido saturado condensado foi HL 505 kJkg O termo HW HL 2706 505 2201 kJkg representou o calor útil disponibilizado por quilograma de vapor de utilidades que efetivamente condensou a 120 C A equação foi reorganizada para isolar W WHW HL VHV PHP AHA Em seguida cada parcela energética foi convertida para kJh AHA foi calculado como 436278 107 46681746 kJh VHV resultou em 2617668 2676 7003570734 kJh PHP correspondeu a 1745112 1070 1867269840 kJh O somatório do lado direito antes de subtrair AHA foi 7003570734 1867269840 8870840574 kJh O termo líquido do numerador foi obtido por 8870840574 46681746 8404023114 kJh A divisão pelo calor útil do vapor de utilidades forneceu a vazão requerida W 8404023114 2201 3817234 kgh A conversão para toneladas por hora foi realizada por divisão por 1000 resultando em W 381723 th A coerência física do resultado foi analisada O valor de W superou V porque o balanço de energia contemplou três efeitos aquecimento da alimentação de 25 C até a condição de ebulição fornecimento da entalpia necessária para a evaporação que produziu V e atendimento da entalpia especificada para o produto HP 1070 kJkg O termo HW HL limitou o efeito útil por quilograma de vapor de utilidades refletindo a condensação a 120 C e não uma queda até 100 C com subresfriamento O dever térmico total do processo foi expresso também em potência A divisão 8404023114 3600 resultou em 2334451 kW equivalente a 23345 MW térmicos Esse número caracterizou a ordem de grandeza do serviço de calor necessário para manter a operação nas condições especificadas reforçando por que W apresentou magnitude elevada A comparação entre W e as demandas dos turbogeradores mostrou que 381723 th de vapor de utilidades representaram um consumo maior do que qualquer uma das cinco linhas de carga da tabela inclusive a de 3630 th Essa constatação indicou que para sustentar a evaporação e o aquecimento propostos o sistema de utilidades precisaria dispor de uma capacidade de fornecimento de vapor no patamar de 382 th a 120 C considerando as entalpias saturadas utilizadas REFERÊNCIAS ÇENGEL Y A BOLES M A Thermodynamics An Engineering Approach 8 ed New York McGrawHill 2015 FELDER R M ROUSSEAU R W Elementary Principles of Chemical Processes 3 ed New York Wiley 2005 FOGLER H S Elements of Chemical Reaction Engineering 5 ed Boston Prentice Hall 2016 SMITH R Chemical Process Design and Integration 2 ed Chichester Wiley 2016