Atividade Pratica - Balanco de Massa e Energia em Processos Quimicos Industriais

1 Atividade Prática Engenharia de Produção e Gestão da Produção Industrial 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 com ênfase nas Aulas 1 e 2 devendo também consultar o caderno de exercícios postado na Aula 1 2 Atividade Prática Engenharia de Produção e Gestão da Produção Industrial 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 de vapor gerada no evaporador 3 Atividade Prática Engenharia de Produção e Gestão da Produção Industrial ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA 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 Engenharia de Produção e Gestão da Produção Industrial 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 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 5 Atividade Prática Engenharia de Produção e Gestão da Produção Industrial ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA 6 Atividade Prática Engenharia de Produção e Gestão da Produção Industrial 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 7 Atividade Prática Engenharia de Produção e Gestão da Produção Industrial 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 8 Atividade Prática Engenharia de Produção e Gestão da Produção Industrial 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 Trabalho orientado pelo Professor Marcos Baroncini Proença como parte da avaliação da Disciplina de Processos Químicos Industriais ALUNO CIDADE ESTADO 29 DE SETEMBRO DE 2022 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO1 2 BALANÇO DE MASSA2 4 BALANÇO DE ENERGIA3 2 1 INTRODUÇÃO Os processos químicos industriais utilizam do balanço de massa para monitorar a eficiência de um processo realizar modificações e para o desenvolvimento de novos processos Através do princípio de conservação da massa chegamos no balanço de massa que permite acompanhar a entrada e saída de matérias no processo Dessa forma chegase na equação massatotal naentrada massatotalna saída1 Durante o processo também temos movimentação de energia e através do balanço de energia podemos trabalhar o fluxo e transformação da energia de um processo A variação da energia interna equivale à diferença entre a quantidade de calor absorvido pelo sistema e o trabalho realizado primeira lei da termodinâmica UQW 2 1 2 BALANÇO DE MASSA Através do número do RU obtevese os dados necessários sendo a vazão de alimentação igual aos seis primeiros números do RU a concentração de sólidos na alimentação igual à soma dos seis primeiros números e a concentração final será de 75 RU1071646 Vazão de alimentação 107164 kgh Concentração de sólidos na alimentação 19 Concentração final 75 Figura 1 Esquema de funcionamento do evaporador massatotal naentrada massatotalna saída V azãoComponenteáguaComponente sólido ComponentelíquidoV081P025V 2 Componente sólidoV019P075 P107164019 075 271482133kgh V107164081271482133025V V8001578668kgh 3 ANÁLISE REFERENTE AO VAPOR GERADO Como V 80015 kgh o consumo de vapor necessário para os geradores é de 80015 th Dessa maneira a quantidade não atende as necessidades dos geradores pois de acordo com a tabela disponibilizada no roteiro o menor consumo de vapor é de 1782 th 4 BALANÇO DE ENERGIA Podemos fazer o balanço de energia pela seguinte expressão 3 A H AW H wV H vPH pW H L Onde A é 107 646 P é 271482133 V é 8001578668 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 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 Balanço de energia A H AW H wV H vPH pW H L 107164107W2706 08001578668267602714821331070W 5037 114665482706W24317083345037W W 1052101373 kg h 4