Atividade Prática Processos Químicos Industriais - Maicon Peraça

Prévia do material em texto

UNINTER 
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA 
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho orientado pelo Professor Marcos Baroncini Proença 
como parte da avaliação da Disciplina de Processos Químicos Industriais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MAICON BALDEZ PERAÇA 
PELOTAS, RS, JUNHO DE 2023 
 
 
 
SUMÁRIO 
INTRODUÇÃO ................................................................................................... 3 
BALANÇO DE MASSA ....................................................................................... 4 
1 - Cálculo do Balanço da Massa: .............................................................................................. 4 
2 – Cálculo da Água Evaporada no Processo: ............................................................................ 4 
ANÁLISE REFERENTE AO VAPOR GERADO SER SUFICIENTE PARA 
GERAR ENERGIA ............................................................................................. 5 
BALANÇO DE ENERGIA ................................................................................... 6 
1 – Cálculo do Balanço de Energia: ........................................................................................... 6 
2 – Quantidade de Vapor do Setor Utilidades: ......................................................................... 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
INTRODUÇÃO 
 
 
Dentro da estrutura das plantas industriais é fundamental realizar a execução da 
análise dos processos existentes, bem como novos processos que podem ser 
criados no ambiente fabril, para obter valores quantitativos e expressivos com 
cálculos dos processos, detalhando de vazões, concentrações dos sistemas, é 
necessário executar o balanço de massa, que consiste em uma aplicação do 
princípio da conservação da massa para a análise de sistemas físicos. 
O balanço de massa é basicamente uma descrição de fluxos de massa de 
entrada e saída de um processo, cujo seu princípio se baseia na conservação 
da massa, de um sistema ou projeto. 
O balanço de energia é definido por transformações e fluxos de energia de um 
sistema, podendo ser divididos em três tipos de sistema o aberto, fechado e 
isolado, que usa a base teórica para o balanço de energia a primeira lei da 
termodinâmica, que rege o princípio de conservação de energia, que significa 
que a energia em um sistema não pode ser destruída nem criada, somente 
transformada. 
O balanço de energia quanto o balanço de massa tem uma importante relevância 
nos processos industriais, onde se consegue mapear as estruturas dos sistemas 
e projetos garantindo sua segurança nas operações, verificar os resultados da 
produção bem como garantir eficiência energética dos equipamentos/sistemas 
industriais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
BALANÇO DE MASSA 
 
 
Nesta primeira etapa será realizado o balanço da massa de um evaporador, 
sendo a vazão de alimentação definida por os seis primeiros números do RU, a 
concentração de sólidos será definida pela soma dos seis primeiros números do 
RU e a concentração final será de 75%. 
 
RU: 3641244 
Vazão de Alimentação: 364124 
Concentração de Sólidos na Alimentação: 20% 
Concentração Final: 75% 
 
 V = ? 
 Xl = 1,0 
 
 
 A = 364124 kg/h 
 Xs = 0,20% 
 
 P = ? 
 P= ? 
 Xs = 0,75 % 
 
1 - Cálculo do Balanço da Massa: 
A . Xs . = V . Xs + P . Xs 
364124 . 0,20 = V . 0,0 + P . 0,75 
72824,8 = P . 0,75 
P = 72824,8 / 0.75 
P = 97099,73 kg/h 
 
2 – Cálculo da Água Evaporada no Processo: 
A = V + P 
V = A - P 
V = 364124 – 97099,73 
V = 267024,27 kg/h ou 267,02427 t/h 
EVAPORADOR 
 
5 
 
ANÁLISE REFERENTE AO VAPOR GERADO SER SUFICIENTE PARA 
GERAR ENERGIA 
 
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. 
 
V = A - P 
V = 364124 – 97099,73 
V = 267024,27 kg/h ou 267,02427 t/h 
 
 
A quantidade de vapor gerada no evaporador é de 267,02427 t/h e não é 
suficiente para suprir a demanda de vapor exigida pela unidade 21/320, que é 
de 363,0 t/h, porém atende as demais unidades, por ser superior ao consumo de 
vapor solicitado: 45/450 = 199,2 t/h, 45/480 = 178,2 t/h, 65/480 = 184,8 t/h e 
70/480 = 184,8 t/h. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
 
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 kJ/kg, a Entalpia do Produto (HP) 
é de 1070 kJ/kg, 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. HA + W. HW = V. HV + P. HP + W. HL 
 
 
1 – Cálculo do Balanço de Energia: 
 
A. HA + W. HW = V. HV + P. HP + W. HL 
364124 . 107 + W . 2706 = 267024,27 . 2676 + 97099,73 . 1070 + W. 503,07 
38961268 + W . 2706 = 714556946,5 + 103896711,1+ W . 503,07 
2706W – 503,07W = 818453657,6 - 38961268 
2202,93W = 779492407,6 
W = 779492407,6 / 2202,93 
W=353843,47 kg/h 
 
A = 364124 
HA = 107 
W = 353843,47 kg/h 
HW = 2706 
V = 267024,27 
HV = 2676 
P = 97099,73 
HP = 1070 
HL = 503,07 
 
2 – Quantidade de Vapor do Setor Utilidades: 
 
A quantidade de vapor estimada do Setor de utilidades que será usada no 
evaporador foi de W=353843,47 kg/h. 
 
 
 
 
 
 
 
 
7