Aula 1 Princípios Básicos 2016

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Aula 1 - Princípios Básicos da Indústria de Processos Químicos
Prof. Nelson Menegon Junior
Processos Químicos Industriais
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1
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Outros
US$ 2,8
Produtos 
químicos de 
uso 
industrial
US$ 61,2
Produtos 
farmacêu-
ticos
Higiene 
pessoal, 
perfumaria 
cosméticos
US$ 10,4
Adubos e 
fertilizantes
US$ 14,2
Defensivos 
agrícolas
US$ 7,0
Sabões e 
detergentes
US$ 6,3
US$ 3,0
vernizes
Tintas, 
esmaltes e 
Total:
US$ 122 bilhões
Faturamento líquido
Indústria química - 2008
2
2
Citar as inovações química fina e verde (sustentável e preservação ambiental). Exemplo microfluidos, gás de síntese da queima do bagaço da cana (biopolímero, etanol e energia). O grande desafio da química hj não se restringe aos laboratórios mas as questões globais que envolvem toda a sociedade como as mudanças climáticas, desenvolvimento sustentável e geração de energia. A sociedade deve estar envolvida por meio de seus três setores: formulação de políticas públicas, indústria e cientistas.
Ranking da indústria química mundial
Faturamento líquido - 2007
em US$ bilhões
Estados Unidos
China
Alemanha
Japão
França
Coréia
Reino Unido
Itália
Brasil
Índia
664
388
238
234
143
116
116
106
104
92
Espanha
65
9ª posição
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3
3
O engenheiro no projeto e implantação do processo químico 
Importância da química - é a ciência básica sobre que repousam as indústrias de processos químicos.
Função do engenheiro químico - aplicar a química de um processo particular mediante o uso coordenado de princípios científicos e de engenharia. Para que esta ação tenha eficiência, é necessário recolher os resultados obtidos pelo químico, no laboratório de pesquisa, e introduzi-Ios num processo químico econômico. 
Preocupações do engenheiro químico - está sempre preocupado com os aspectos econômicos da química de um processo, avaliando a eficiência operacional das usinas por meio do rendimento e da conversão. 
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Etapas de Produção da Indústria Química
A produção em escala industrial de um produto envolve três fases:
Desenvolvimento em laboratório - estudo detalhado das conversões químicas e das condições físicas (temperatura, quantidades, catalisadores, etc.) necessárias para sua execução; 
Desenvolvimento do produto em escala semi-industrial - equipamentos que reproduzem o processo planejado - conversão química e operações físicas necessárias numa escala bem menor que a industrial. 
Projeto e implantação do processo em escala industrial.
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Dados químicos fundamentais
Rendimentos da reação: 
Conversão na reação:
Ex: Na síntese da amônia a 150 atm e 500º. C, o rendimento é frequentemente acima de 98% enquanto a conversão está limitada pelo equilíbrio a 14%, o que significa que 86% da carga não reagem e devem ser recirculados. 
Rendimento percentual 
= 100 x
Moles do produto principal
Moles do produto principal equivalentes à desaparição completa do reagente mais importante
Conversão percentual 
= 100 x
Moles do produto principal
Moles do produto principal equivalentes à carga do reagente mais importante
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PROCESSO QUÍMICO
O PROCESSO QUÍMICO INDUSTRIAL é a aplicação dos princípios da química e da física (quando necessário, apoiadas por outras ciências para a transformação da(s) matéria(s)-prima(s) em produtos.
A indústria química recebe a (as) matéria (as) prima (as) e gera produtos; a matéria prima pode ser separada em frações (sem sofrer transformação química) ou em outros produtos (sofrendo transformação química). 
Faz o processamento industrial químico de matérias-primas levando à obtenção de produtos com valor comercial agregado. 
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PROCESSO QUÍMICO
Processo químico
MATÉRIAS-PRIMAS
MÃO-DE-OBRA
RECURSOS
PRODUTO
RESÍDUOS
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RENDIMENTO E CONVERSÃO
Exemplo:
Síntese da amônia, a 150 atm e 500ºC:
Rendimento é maior que 98%
Conversão  14%
 1/2 N2 + 3/2 H2 NH3
Recirculação – economia do processo – equipamentos necessários
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REAÇÕES QUÍMICAS REALIZADAS EM CONDIÇÕES INDUSTRIAIS 
EXEMPLO: Uma fábrica de fertilizantes produz superfosfato, tratando fosforita, rocha fosfática contendo fosfato de cálcio, com 87 % de pureza, pelo ácido sulfúrico concentrado. Num ensaio realizado, foram misturados 500 kg de fosfato com 255,1 kg de solução de ácido sulfúrico, a 98 %, obtendo-se 280 kg de superfosfato., conforme a equação:
Ca3(PO4)2 + 2 H2SO4  2 CaSO4 + CaH4(PO4)2
Pedem-se:
a) o reagente-limite; (ác. sulfúrico).
b) o cálculo do excesso do outro reagente; ( 10%)
c) o rendimento (superfosfato em relação ao fosfato de cálcio); (85,27%) 
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Etapas do Processo Químico
PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS-PRIMAS
REAÇÕES QUÍMICAS
PURIFICAÇÃO DO PRODUTO
EMBALAGEM
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PROCESSO QUÍMICO
MATÉRIAS-PRIMAS:
SÓLIDOS
LÍQUIDOS
SOLUÇÕES
SUSPENSÕES
GASES
PREPARAÇÃO
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12
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PROCESSO QUÍMICO
RECURSOS:
UTILIDADES:
VAPOR
ENERGIA ELÉTRICA
ÁGUA TRATADA
GASES
AR COMPRIMIDO
OUTROS RECURSOS:
MANUTENÇÃO
INSTRUMENTAÇÃO, ETC.
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PROCESSO QUÍMICO
RESÍDUOS:
SUB-PRODUTOS
RESÍDUOS POLUENTES:
RESÍDUOS SÓLIDOS RECICLÁVEIS
RESÍDUOS SÓLIDOS TRATÁVEIS
RESÍDUOS SÓLIDOS INCINERÁVEIS
RESÍDUOS SÓLIDOS PARA ATERROS
EFLUENTES (LÍQUIDOS)
EMISSÕES GASOSAS
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Diferença entre operações unitárias e conversão química
Quando a matéria prima não sofre transformação química, para a obtenção de produtos, dizemos que ela foi submetida às OPERAÇÕES UNITÁRIAS; ao contrário, quando a matéria prima sofre transformação química, temos a chamada CONVERSÃO QUÍMICA ou PROCESSO UNITÁRIO. 
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Principais Operações Unitárias
Dividem-se :
1.	Processos de Escoamento de Fluidos: transporte de fluido por bombeamento;
2.	Processos de Separação: lixiviação, filtração e cristalização;
3. 	Processos de Transferência de Calor: evaporação e condensação;
4.	Processos de Transferência de Massa: destilação, adsorção, secagem ;
5.	Processos Termodinâmicos: refrigeração
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Exemplo de operações unitárias
Processamento de leite: possui diversas operações unitárias interligadas, a fim de criar o processo como um todo:
1) homogenização, 
2) pasteurização, 
3) resfriamento e 
4) empacotamento
Um processo tem várias operações unitárias presentes para que possa se obter produto desejado.
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Conjunto de ações e procedimentos voltados à redução da poluição por meio da prevenção e minimização, do tratamento e da disposição final de poluentes nas suas formas sólida, líquida e gasosa.
Controle da poluição
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Água
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Princípios do Controle da Poluição Hídrica
No Estado de São Paulo os efluentes líquidos industriais e domésticos devem atender aos Padrões de Emissão e simultaneamente não desenquadrar os corpos hídricos receptores.
Os parâmetros e limites a serem obedecidos, tanto para Padrão de Emissão como para Padrão de Qualidade, constam do regulamento da Lei do Estado de São Paulo 997 de 31.05.76, aprovado pelo Decreto 8468 de 08.09.76 e também da Resolução Federal CONAMA nº 357 de 17.03.05.
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Ar
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Padrões Nacionais de qualidade do ar - Res. CONAMA n° 03 de 28/06/90
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Licenciamento em áreas saturadas
COMPENSAÇÃO
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melhoria de processos e abatimento de emissões em indústrias existentes
créditos de emissão de poluentes
viabiliza a expansão da atividade econômica associada a créditos por reduções de emissões de poluentes via melhorias tecnológicas em processos existentes
Compensação de emissões: competitividade com proteção ambiental
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Solo e Água Subterrânea
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O solo e a água subterrânea são recursos naturais a serem protegidos e, portanto, a aplicação de resíduos ou efluentes no solo deve atender as condições:
há um benefício agronômico (redução de insumos de outra natureza para as culturas) - avaliado pelo MAPA 
não causará degradação e contaminação dos solos e
não causará contaminação das águas subterrâneas
a utilização de uma área
para simples descarte de efluentes ou resíduos sólidos não é aceitável, mesmo que na região inexistam corpos d’água receptores com capacidade para recepcionar efluentes mesmo tratados
Princípios Gerais
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Valores Orientadores para Solos e Águas Subterrâneas no Estado de São Paulo - 2005
CONCENTRAÇÃO DE DETERMINADA SUBSTÂNCIA, ACIMA DA QUAL PODEM OCORRER ALTERAÇÕES PREJUDICIAIS À QUALIDADE DO SOLO E DO ÁGUA SUBTERRÂNEA
VALOR DE PREVENÇÃO - VP
CONCENTRAÇÃO DE DETERMINADA SUBSTÂNCIA NO SOLO OU NA ÁGUA SUBTERRÂNEA, ACIMA DA QUAL, EXISTEM RISCOS POTENCIAIS DIRETOS OU INDIRETOS, À SAÚDE HUMANA CONSIDERANDO CENÁRIO DE EXPOSIÇÃO GENÉRICO
VALOR DE INTERVENÇÃO - VI
CONCENTRAÇÃO DE DETERMINADA SUBSTÂNCIA QUE DEFINE UM SOLO COMO LIMPO OU A QUALIDADE NATURAL DA ÁGUA SUBTERRÂNEA
VALOR DE REFERÊNCIA DE QUALIDADE - VRQ
Definidos na Lei Estadual 13.577, de 8 de julho de 2009 
dispõe sobre diretrizes e procedimentos para a proteção da qualidade
 solo e gerenciamento de áreas contaminadas
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Valor de Prevenção -VP
Ações – concentrações superiores ao VP
O responsável deverá realizar uma investigação de qualidade.
Controle das fontes de poluição.
Monitoramento da qualidade do solo e da água subterrânea.
Aplicação de resíduo sólido ou efluentes deverá ser cessada e a sua continuidade dependerá de avaliação específica pela CETESB. 
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Ações – concentrações acima dos Valores de Intervenção: de acordo com a Lei Estadual 13.577 e DD 103/2007/C/E: 
- investigação detalhada
- avaliação de risco específica
- Remediação e outras ações
Valor de Intervenção - VI 
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Requisitos para Aplicação
Caracterização do resíduo ou efluente 
Caracterização da área de aplicação:
- Localização
- Qualidade do Solo – abaixo do Valor de Prevenção
- Caracterização hidrogeológica e qualidade da água subterrânea – abaixo dos Valores de Intervenção exceto: Nitrato – abaixo de 5 mg/L
Projeto de Aplicação
Plano de Monitoramento 
- Resíduos e Efluentes
- Solo e Água Subterrânea
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O engenheiro no projeto e implantação do processo químico 
1. Avaliação do mercado - Planejamento de Marketing
Sugere a avaliação de estatísticas de crescimento de mercado, localização dos mercados, durabilidade do produto, tipos de embalagens (transporte), estratégias de vendas e serviços pós-venda (estar atento às sugestões dos clientes e instrução aos fregueses do uso correto dos produtos). 
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2. Economia do processo químico
CUSTO GLOBAL: o custo do processamento não pode ser obtido em definitivo senão quando a fábrica está em operação;
O engenheiro químico experiente, no entanto, pode estimá-Io com propriedade depois de a planta ter sido projetada. Na verdade, pode calculá-Io com bastante exatidão, a partir do balanço de material, do custo dos equipamentos, do custo da matéria prima e da estimativa da mão de obra.
A maior parte dos erros é uma subestimativa das vendas e dos serviços de venda, desprezo do capital para financiar as operações correntes (matéria prima e produtos acabados)
O engenheiro no projeto e implantação do processo químico 
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O engenheiro no projeto e implantação do processo químico 
3. Escolha do processo químico, projeto e operação
Esta etapa envolve análise para planejamento e operação eficientes das plantas-piloto e de produção, projeto e execução da planta piloto, definição dos equipamentos, materiais de construção, análise de durabilidade e corrosão no processo, instrumentação e automação do processo, definições de variáveis como pressões, alto-vácuo, criogenia etc...
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A criogenia é um ramo da físico-química que estuda tecnologias para a produção de temperaturas muito baixas (abaixo de −150°C, de −238°F ou de 123 K), principalmente até à temperatura de ebulição do nitrogénio líquido ou ainda mais baixas, e o comportamento dos elementos e materiais nessas temperaturas sendo que a tecnologia usada explora os efeitos de transferência térmica entre um agente e o meio. Esse ramo da ciência que é constantemente associado com seu principal ramo, a criobiologia, que é o estudo de baixas temperaturas em organismos.
Além das escalas de temperatura comuns, como Fahrenheit, Celsius e Kelvin, os criogenistas usam outras escalas de temperatura, como a de Rankine.
Quando liquefeitos, gases como o nitrogênio, hélio e oxigênio são usados em muitas aplicações criogênicas. O nitrogênio líquido é o elemento mais usado na criogenia e é comprado legalmente em todo o mundo. O hélio líquido geralmente também é usado e permite atingir temperaturas ainda mais baixas. O oxigênio líquido é obtido por meio da destilação fracionada do ar atmosférico e vendido para hospitais e indústrias.
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4) Controle e instrumentação dos processos químicos
Uma característica que é quase universal na planta química moderna é a instrumentação indicadora, registradora e controladora das variáveis de processo. Em muitas usinas químicas, as despesas com os instrumentos atinge a 15% da despesa total da instalação. A instrumentação atingiu esta posição eminente graças a expansão dos processos contínuos, ao aumento no custo da mão-de-obra e da supervisão e a disponibilidade de todos os tipos de instrumentos e computadores. 
Os instrumentos servem para registrar temperaturas ou pressões e serem utilizados também como ferramentas confiáveis para controlar e manter as condições operacionais desejáveis. 
 A estratégia de controle e monitoração do processo pode ser automatizado ou manual. Na maioria dos processos competitivos, a monitoração, controle e operação é em sua, maioria, automatizada e controlada por computador.
O engenheiro no projeto e implantação do processo químico
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Importância da instrumentação
I. Informação instantânea (instrumentos indicadores), para a temperatura, termômetros de mercúrio e termopares; para a medição de massa, as balanças convencionais; para a de pressão, os manômetros. 
2. Registros contínuos, de instrumentos especiais, para registrar a temperatura, a pressão, a massa, a viscosidade, a vazão de fluidos, a percentagem de dióxido de carbono e muitos outros dados físicos e químicos. 
3. Automação integral ou controle por computador das diversas variáveis de um sistema de processo químico. Os instrumentos especiais para a manutenção de uma certa pressão, ou temperatura, ou pH, ou vazão do material, são dispositivos complicados, porém necessários. As reações sensíveis, as disposições novas de equipamentos ou os esquemas de controle excepcionalmente complexos constituem sistemas tão complicados que é praticamente impossível ao homem conceber ou calcular o comportamento do processo durante a partida ou depois de ser perturbado em relação a condição de estado permanente. A facilidade com que o computado pode ser programado pelo engenheiro, sua velocidade e exatidão na resolução de equações diferenciais e a visão que ele fornece sobre a natureza do comportamento do processo são as três maiores razões do sucesso do computador analógico nas indústrias de processamento.
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5) Função do controle químico
análise das matérias­primas afluentes; 
análise dos produtos da reação durante a manufatura, isto é, controle do processo e 
análise dos produtos acabados efluentes. 
O fabricante químico deve não só conhecer o caráter da matéria-prima que está comprando, mas também estabelecer especificações estritas de qualidade, para assegurar a presença mínima, ou a ausência completa, de certas impurezas indesejáveis. 
Por exemplo, a presença de arsênico no ácido empregado para hidrolisar o amido será deletéria, mas tem uma importância menor quando é usado na fabricação de adesivos. Por certo, mais de 90% das matérias-primas das indústrias químicas são, sensivelmente, compradas na base da análise química. 
O engenheiro no projeto e implantação do processo químico
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6. Economia do processo químico
Os engenheiros devem sempre estar conscientes dos custos e dos lucros. Na verdade, realizam sequentes estimativas de novos projetos,
de expansões ou de obsolescência, e, neste trabalho, é impossível que não tenham a consciência dos custos, que constituem parcela da sua obra. 
Devem estar continuamente em dia com os fatores econômicos que podem afetar seus produtos. 
Um dos objetivos primários dos esforços do engenheiro deve ser, fornecer o melhor produto, ou os serviços mais eficientes, ao menor custo para o empregador ou para o público consumidor. 
Atenção para:
1) processos competitivos (P&D) ;
2) Balanço de massa (rendimentos e conversões dos processos químicos);
3) Energia (movimentação de matérias primas, usada na forma de calor de um vapor ou eletricidade ou aquela desprendida ou absorvida nas reações químicas)
4) Mão de Obra (processamento contínuo)
O engenheiro no projeto e implantação do processo químico
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O engenheiro no projeto e implantação do processo químico 
7. Localização da fábrica
A definição da localização inclui a avaliação das matérias-primas envolvidas, transporte e mercado, logística de suprimentos e distribuição. Outros fatores como energia, água, disponibilidade de mão-de-obra, custos de terreno, descarte dos rejeitos interferem na escolha da localização.
Há tendência das empresas químicas abandonarem as cidades congestionadas e instalarem-se em cidades menores ou no campo
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8. Segurança, avaliação dos riscos para saúde ocupacional e meio ambiente
No projeto de qualquer processo químico é fundamental a avaliação e minimização de impactos ambientais e na saúde e segurança dos operadores. Existem ferramentas de análise dos riscos e todo processo deve estar em conformidade com a legislação ambiental. 
Prever precauções para impedir os incêndios ou para combatê-los
A OSHA é uma lei federal para proteger os empregados contra perigos sérios provocados por substâncias tóxicas ou provenientes de riscos ainda desconhecidos.
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9. Construção da fábrica
Normalmente, é confiada a empresas especializadas em construção de fábricas. Deve-se ter as licenças ambientais.
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10. Melhoria contínua e otimização de processos
Uso das ferramentas da qualidade, buscando maior eficiência nos processos e mão de obra cada vez mais especializada.
Os resultados e os benefícios da pesquisa garantem os lucros futuros: processos novos e melhorados, custos mais baixos e preços mais baixos para os produtos, novos serviços e novos produtos anteriormente desconhecidos, transformação de materiais raros em materiais comerciais de utilidade prática, suprimento adequado de substâncias anteriormente só obtidas como subprodutos, liberdade dos consumidores locais frente a monopólios estrangeiros, maior pureza dos produtos e produtos com desempenho de maior qualidade, por exemplo, corantes resistentes a luz. 
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CUSTOS DE PRODUÇÃO
Custos
fixos
Custos
variáveis
$
Quantidade produzida
Custo total
de produção
Receita de vendas
(faturamento)
Ponto de
equilíbrio
X
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Importância dos Cálculos de Engenharia
1) Técnicas básicas para expressar os valores das variáveis do sistema e estabelecer e resolver as equações que relacionam estas variáveis
2) É muito útil e muitas vezes essencial escrever tanto o valor quanto a unidade de cada quantidade que aparece em uma equação. 
3) Dadas as quantidades de matéria prima, deve-se estimar as quantidades dos produtos.
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Dimensões e Unidades
Dimensão: é uma propriedade que pode ser medida, como comprimento, tempo, massa ou temperatura, ou calculada pela multiplicação ou divisão de outras dimensões, como comprimento/tempo (velocidade), comprimento3 (volume) ou massa/comprimento3 (densidade). 
A quantidade medida ou contada tem um Valor Numérico (2,47) e uma Unidade (qualquer coisa que seja este 2,47). Exemplo: metros, segundos, quilogramas, …
Unidades mensuráveis (diferentemente das unidades contáveis) são valores específicos de dimensões que foram definidas por convenção, costume ou lei, como gramas para massa, segundos para tempo e centímetros ou pés para comprimento. Exemplo: número de parafusos e diâmetro do parafuso.
Observação: as unidades podem ser tratadas como variáveis algébricas quando as quantidades são somadas, subtraídas, multiplicadas ou divididas. Os valores numéricos de duas quantidades podem ser somados ou subtraídos apenas se tiverem as mesmas unidades. Os valores numéricos e as suas unidades correspondentes podem sempre ser combinadas por multiplicação ou divisão. 
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Conversão de unidades
Uma quantidade medida pode ser expressa em termos de quaisquer unidades que tenham a dimensão apropriada. Uma determinada velocidade, por exemplo, pode ser expressa em ft/s, milhas/h, cm/ano ou qualquer outra razão entre uma unidade de comprimento e uma unidade de tempo. 0 valor numérico da velocidade, naturalmente, depende das unidades escolhidas.
A equivalência entre duas expressões da mesma quantidade pode ser definida em termos de uma razão. Exemplo: a razão 1 cm / 10 mm é conhecido como fator de conversão. 
Para converter uma quantidade expressa em termos de uma unidade ao seu equivalente em termos de outra unidade, multiplique a quantidade dada pelo fator de conversão (unidade nova/unidade velha). Por exemplo, para converter 36 mg ao seu equivalente em gramas, escreva: (36 mg) X (1 g / 1000 mg) = 0,036 g.
Para converter uma quantidade com uma unidade composta [por exemplo, milhas/h, cal/(g·°C)] ao seu equivalente em termos de um outro conjunto de unidades, deve-se montar uma equação dimensional: escreva a quantidade dada e as suas unidades à esquerda, escreva as unidades dos fatores de conversão que cancelam as velhas unidades e as substituem pelas desejadas, preencha os valores dos fatores de conversão e realize as operações aritméticas indicadas para achar o valor desejado. Exemplo: converter uma aceleração de 1 cm/s2 em seu equivalente em km/h2. 
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Sistemas de Unidades
1) Sistema Intemacional de Unidades ou SI: tem ganho ampla aceitação na comunidade científica e de engenharia porque simplifica. As principais unidades de interesse para a engenharia química são o metro (m) para comprimento, o quilograma (kg) para massa e o segundo (s) para tempo. 
Observação: no SI, usam-se prefixos para indicar potências de 10. Os mais usados e as suas abreviações são mega (M) para 106 (1 megawatt = 1 MW = 106 watts), quilo (k) para 103, centi (c) para 10-2, mili (m) para 10-3, micro () para 10-6 e nano (n) para 10-9. Os fatores de conversão entre centímetros e metros são, portanto, 10-2 m/cm e 102 cm/m.
2) Sistema CGS é quase idêntico ao SI; a principal diferença entre eles é que gramas (g) e centímetros (cm) são usados no lugar de quilogramas e metros como unidades básicas para massa e comprimento. 
3) Sistema americano: as unidades básicas de engenharia são: o pé (ft) para comprimento, a libra-massa (Ibm) para a massa e o segundo (s) para o tempo. Este sistema tem a dificuldade dos fatores de conversão não serem múltiplos de dez. Exemplo: 1 ft / 12 in. 
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Unidades Derivadas
Quantidade	Unidade		Símbolo 		Equivalente em Termos 			 			 de Unidades Básicas Volume		litro 		L 		0,001 m3 ou 1000 cm3 	
Força 		netwon (SI) 	N 		1 kg.m/s2 	
			 dina (CGS) 			1 g.cm/s2 	
Pressão 		pascal (SI) 	Pa 		1 N/m2 	
Energia,		joule (SI) 	J 		1 N.m = 1 kg.m2/s2 
Trabalho		erg (CGS) 	 erg		1 dina.cm = 1 g.cm2/s2 
			 caloria 		cal 		4,184 J = 4,184 kg.m2/s2 	
Potência 	 watt 		W 		1 J/s = 1 kg.m2/s3 
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População x amostra
População
Amostragem
Inferência
“A distinção entre amostra e população é a chave para a melhor compreensão da estatística”
amostra
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Estatística descritiva – Estatísticas básicas
Exemplo:
Tendência central
dispersão
Outlier
“Outlier”: valor inesperado, que
pode representar um erro/
 valor muito longe do corpo principal dos dados
Média
Mediana
Moda
Variância
Desvio padrão
Amplitude
Medidas de Tendência central
Medidas de dispersão
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Estimação de valores medidos: média da amostra
Como resumir um conjunto de dados?
Realizou-se uma reação química da forma A -> Produtos, começando com A puro no reator e mantendo a temperatura do reator constante em 45°C. Após dois minutos retiramos uma amostra do reator e analisamos para determinar X, a percentagem do A na carga que reagiu. 
Na teoria, X deve ter um único valor; no entanto, em um reator real, X é uma variável aleatória, mudando de maneira imprevisível entre uma corrida e outra nas mesmas condições experimentais. Os valores obtidos após 10 corridas sucessivas podem ser como segue: 
Por que não obtemos o mesmo valor de X em todas as corridas? 
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Respostas
É impossível reproduzir exatamente as mesmas condições experimentais em experimentos sucessivos. Se a temperatura do reator varia apenas 0,1°C de uma corrida para outra, isso pode ser suficiente para mudar o valor medido de X.
Ainda que as condições fossem idênticas para duas corridas, não poderíamos retirar a amostra exatamente em t = 2,000 ... minutos, e uma diferença de um segundo pode resultar em uma diferença mensurável em X. 
Variações nos procedimentos de amostragem e de análise química sempre introduzem espalhamento nos valores medidos.
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Qual o valor verdadeiro de X?
Poderia existir uma coisa como o "valor verdadeiro" ? 
Este valor poderia ser obtido se fosse possível fixar a temperatura exatamente a 45,0000 ... graus, começar a reação, manter a temperatura e todas as outras variáveis experimentais que afetam X perfeitamente constantes, e então amostrar e analisar com precisão completa exatamente em t = 2,0000 ... minutos. 
No entanto, na prática, não há como fazer nenhuma destas coisas. Poderíamos também definir o valor verdadeiro de X como o valor que obteríamos realizando um número infinito de medidas e tomando a média dos resultados, mas também não há uma forma prática de fazer isto. 
0 melhor que podemos fazer é estimar o valor verdadeiro de X a partir de um número finito de valores medidos. 
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Como podemos estimar o valor verdadeiro de X? 
A estimativa mais comum é a média da amostra (ou média aritmética). Obtemos N valores medidos de X (x1,x2, ... ,xN) e então calculamos: 
Quanto mais medidas de uma variável aleatória, melhor será o valor estimado com base na média da amostra. No entanto, mesmo com um número muito grande de medidas, a média da amostra é apenas uma aproximação do valor verdadeiro e pode, de fato, estar muito longe do mesmo (por exemplo, se há algo errado com os instrumentos ou procedimentos usados para medir X). 
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Estatística descritiva – Medidas de tendência central
Exemplo: Nível de chumbo (mol/24hr) na urina de 15 crianças
 0.6, 2.6, 0.1, 1.1, 0.4, 2.0, 0.8, 1.3, 1.2, 1.5, 3.2, 1.7, 1.9, 1.9, 2.2
Média: 1.5
(0.6+...+2.2)/15
Mediana: 1.5
0.1, 0.4, 0.6, 0.8, 1.1, 1.2, 1.3, 1.5, 1.7, 1.9, 1.9, 2.0, 2.2, 2.6, 3.2
Moda: 1.9
(Média=3.4)
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Variância de Dados Espalhados
Foram tomados dois conjuntos de medidas de uma variável aleatória X - por exemplo, a percentagem de conversão no mesmo reator em batelada, medida usando duas diferentes técnicas experimentais. 
A média de conjunto de dados é 70%, mas os valores medidos se espalham em um intervalo muito mais estreito para o primeiro conjunto (entre 68% e 73%) do que para o segundo (entre 52% e 95%). 
Em cada caso, você estimaria o valor verdadeiro de X a partir das condições experimentais dadas como a média da amostra, 70%, mas você teria claramente mais confiança na estimativa do conjunto (a) do que na do conjunto (b). 
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Estatística descritiva 
Medidas de dispersão
Exemplo: nível de chumbo (mol/24hr) na urina de 15 crianças
0.6, 2.6, 0.1, 1.1, 0.4, 2.0, 0.8, 1.3, 1.2, 1.5, 3.2, 1.7, 1.9, 1.9, 2.2
Variância:
[(0.6 - 1.5)2 + ... + (2.2 - 1.5)2] / 15 = 0.7
Desvio padrão:
0.8 (raiz quadrada da variância)
Intervalo ou Amplitude:
3.2 – 0.1 = 3.1
Três quantidades - o intervalo, a variância da amostra e o desvio padrão da amostra - são usadas para expressar o grau no qual os valores de uma variável aleatória se espalham em torno do seu valor médio. 
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Espalhamento dos dados em torno da média
Para variáveis aleatórias típicas, aproximadamente dois terços de todos os valores medidos caem dentro de um desvio padrão da média; cerca de 95% caem dentro de dois desvios padrões; e cerca de 99% caem dentro de três desvios padrões.
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PROCESSO QUÍMICO
O processamento industrial químico, em geral, possui duas etapas:
Processos Unitários ou Conversão Química: envolve reação química. Exemplo – obtenção de ácido sulfúrico (H2SO4) a partir do enxofre:
 S + O2 SO2
 SO2 + 1/2O2 SO3
 Solução aquosa de SO3 H2SO4
Operações Unitárias ou Operações Físicas: são transformações físicas, tais como transferência de calor, controle de temperatura, separação.
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Fluxogramas
Os fluxogramas são parte fundamental em um projeto, estes apresentam a seqüência coordenada das conversões químicas unitárias e das operações unitárias, expondo assim, os aspectos básicos do processo. É o mais efetivo meio de comunicar informações sobre um processo industrial.
Indicam pontos de entrada das matérias-primas e da energia necessária e também os pontos de remoção do produto e dos subprodutos. Na avaliação global do processo, desde sua concepção inicial até o fluxograma detalhado para o projeto e operação da planta, é preciso desenhar muitos fluxogramas.
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FLUXOGRAMAS
(FLOW-SHEET)
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CORPO HÍDRICO RECEPTOR (ÁGUA DOCE, SALINA OU SALOBRA)
		 PE (Artigo 18 Legislação Estadual
		 Artigo 16 Legislação Federal				PE (Artigo 19A Legislação			 PE (Artigo 18 Legislação
		 e Artigo 19A inciso 3°					 Estadual)					 Estadual e 16 Legislação
		 (proteção à rede) e PQ											 Federal)
										RPC
 RPC
										PE (Artigo 18 Legislação Estadual
										 Artigo 16 Legislação Federal)
		 PQ					 PQ						 PQ
NOMENCLATURA
PE			Padrão de Emissão
PQ			Padrão de Qualidade (de acordo com a Classe do corpo receptor)
			da legislação estadual e federal (mais restrititvo)
			Pontos de Amostragem
ETE			Estação de Tratamento de Esgotos (domésticos)
RPC			Rede Pública coletora
STAR		Sistema de Tratamento de Águas Residuárias
INDÚSTRIA	Fonte de Poluição
Indústria
Indústria
Indústria
STAR
STAR
STAR
ETE
																
CORPO RECEPTOR
TAB_15
	TABELA 15 - Padrões nacionais de qualidade do ar (Resolução CONAMA nº 3 de 28/06/90)
	
	
	POLUENTE	TEMPO DE	PADRÃO	PADRÃO	MÉTODO DE
		AMOSTRAGEM	PRIMÁRIO	SECUNDÁRIO	MEDIÇÃO
			µg/m³	µg/m³
	partículas totais	24 horas1	240	150	amostrador de
	em suspensão	MGA2	80	60	grandes volumes
	partículas inaláveis	24 horas1	150	150	separação
		MAA3	50	50	inercial/filtração
	fumaça	24 horas1	150	100	refletância
		MAA3	60	40
	dióxido de enxofre	24 horas1	365	100	pararosanilina
		MAA3	80	40
	dióxido de nitrogênio	1 hora1	320	190	quimiluminescência
		MAA3	100	100
	monóxido de carbono	1 hora1	40,000	40,000	infravermelho
			35 ppm	35 ppm	não dispersivo
		8 horas1	10,000	10,000
			9 ppm	9 ppm
	ozônio	1 hora1	160	160	quimiluminescência
	
	(1) Não deve ser excedido mais que uma vez ao ano.
	(2) Média geométrica anual.
	(3) Média aritmética anual.
TAB_16
		TABELA 16 - Critérios para episódios agudos de poluição do ar (Resolução CONAMA nº 3 de 28/06/90
	
	
			PARÂMETROS	ATENÇÃO	ALERTA	EMERGÊNCIA
			partículas totais em suspensão	375	625	875
(µg/m³) - 24 h
			partículas inaláveis	250	420	500
			(µg/m³) - 24 h
			fumaça	250	420	500
			(µg/m³) - 24 h
			dióxido de enxofre	800	1,600	2,100
			(µg/m³) - 24 h
			SO2 X PTS	65,000	261,000	393,000
			(µg/m³)(µg/m³) - 24 h
			dióxido de nitrogênio	1,130	2,260	3,000
			(µg/m³) - 1 h
			monóxido de carbono	15	30	40
			(ppm) - 8 h
			ozônio	400*	800	1,000
			(µg/m³) - 1 h
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
			O nível de atenção é declarado pela CETESB com base na legislação Estadual que é mais restritiva (200 µg/m³).
índice
		TABELA 8 - Índice de Qualidade do Ar - CETESB
	
		ÍNDICE	QUALIDADE DO AR
		0 - 50	BOA
		51 - 100	REGULAR
		101 - 199	INADEQUADA
		200 - 299	MÁ
		300 - 399	PÉSSIMA
		> 400	CRÍTICA
padrões_critérios
	
						Padrões nacionais de qualidade do ar (Resolução CONAMA nº 3 de 28/06/90)
	
	POLUENTE	TEMPO DE	PADRÃO	PADRÃO	ATENÇÃO	ALERTA	EMERGÊNCIA		POLUENTE	TEMPO DE	PADRÃO	PADRÃO	ATENÇÃO	ALERTA	EMERGÊNCIA
		AMOSTRAGEM	PRIMÁRIO	SECUNDÁRIO						AMOSTRAGEM	PRIMÁRIO	SECUNDÁRIO
			µg/m³	µg/m³	µg/m³	µg/m³	µg/m³				µg/m³	µg/m³	µg/m³	µg/m³	µg/m³
	partículas totais	24 horas1	240	150	375	625	875		partículas totais	24 horas1	240	150	375	625	875
	em suspensão	MGA2	80	60					em suspensão	MGA2	80	60
	partículas inaláveis	24 horas1	150	150	250	420	500		partículas inaláveis	24 horas1	150	150	250	420	500
		MAA3	50	50						MAA3	50	50
	fumaça	24 horas1	150	100	250	420	500		fumaça	24 horas1	150	100	250	420	500
		MAA3	60	40						MAA3	60	40
	dióxido de enxofre	24 horas1	365	100	800	1,600	2,100		dióxido de enxofre	24 horas1	365	100	800	1,600	2,100
		MAA3	80	40						MAA3	80	40
	dióxido de nitrogênio	1 hora1	320	190	1,130	2,260	3,000		dióxido de nitrogênio	1 hora1	320	190	1,130	2,260	3,000
		MAA3	100	100						MAA3	100	100
	monóxido de carbono	1 hora1	40,000	40,000					monóxido de carbono	1 hora1	40,000	40,000
			35ppm	35ppm							35ppm	35ppm
		8 horas1	10,000	10,000	15	30	40			8 horas1	10,000	10,000	15	30	40
			9ppm	9ppm							9ppm	9ppm
	ozônio	1 hora1	160	160	400	800	1,000		ozônio	1 hora1	160	160	400	800	1,000
					200*								200*
	
	(1) Não deve ser excedido mais que uma vez ao ano.								(1) Não deve ser excedido mais que uma vez ao ano.
	(2) Média geométrica anual.								(2) Média geométrica anual.
	(3) Média aritmética anual.								(3) Média aritmética anual.
Plan1
	Poluente	Tempo de	Padrão	Padrão	Atenção	Alerta	Emergência
		amostragem	primário	secundário	(AT)	(AL)	(EM)
			µg/m³	µg/m³	µg/m³	µg/m³	µg/m³
	PTS	24 horas1	240	150	375	625	875
		MGA2	80	60
	PI	24 horas1	150	150	250	420	500
		MAA3	50	50
	FMC	24 horas1	150	100	250	420	500
		MAA3	60	40
	SO2	24 horas1	365	100	800	1,600	2,100
		MAA3	80	40
	NO2	1 hora1	320	190	1,130	2,260	3,000
		MAA3	100	100
	CO	1 hora1	40,000	40,000	15	30	40
			35ppm	35ppm
		8 horas1	10,000	10,000
			9ppm	9ppm
	O3	1 hora1	160	160	400	800	1,000
					200*
	
	(1) Não deve ser excedido mais que uma vez ao ano.
	(2) Média geométrica anual.
	(3) Média aritmética anual.
Gráf1
	
Gráf1
	
Tempo
Temperatura (ºC)
TEMPERATURA (ºC)
2 visitas
		visita 1	visita 2											Temp. (ºC)		Temp. (ºC)
		39.7	38.2											39.7		38.2
		39.5	38											39.5		38.0
		39.1	38											39.1		38.0
		39	37.5											39.0		37.5
		38.5	37.5											38.5		37.5
		38.4	37.4											38.4		37.4
		38.3	37.3											38.3		37.3
		38.2	37											38.2		37.0
		38	37											38.0		37.0
		37.9	37											37.9		37.0
		37.8	36.9											37.8		36.9
		36.5	36.8											36.5		36.8
	
		38.4083333333	37.3833333333											Visita 1		Visita 2
	
	média
	mediana	38.3	37.3
	Q1	38.0	37.0
	Q3	39.0	37.5
	min	36.5	36.8
	max	39.7	38.2
	
	
	max	39.7	38.2
	Q3	39	37.5
	média	38.4083333333	37.3833333333
	mediana	38.35	37.35
	Q1	38	37
	min	36.5	36.8
	
	
	
	
	média	38.4083333333	37.3833333333
	mediana	38.35	37.35
	Q1	38	37
	Q3	39	37.5
	min	36.5	36.8
	max	39.7	38.2
25%
25%
25%
25%
2 visitas
	
*
VISITAS
Temperatura (º C)
TEMPERATURA (ºC)
1 visita
		visita 1	visita 2
		39.7	38.2
		39.5	38
		39.1	38
		39	37.5
		38.5	37.5
		38.4	37.4
		38.3	37.3
		38.2	37
		38	37
		37.9	37
		37.8	36.9
		36.5	36.8
	
	
	
	média
	mediana	38.3
	Q1	38.0
	Q3	39.0
	min	36.5
	max	39.7
	
	
	max	39.7	38.2
	Q3	39	37.5
	média	38.4083333333	37.3833333333
	mediana	38.35	37.35
	Q1	38	37
	min	36.5	36.8
	
	
	
	
	média	38.4083333333	37.3833333333
	mediana	38.35	37.35
	Q1	38	37
	Q3	39	37.5
	min	36.5	36.8
	max	39.7	38.2
*
25%
25%
25%
25%
1 visita
	
VISITA
Temperatura (º C)
TEMPERATURA (ºC)
dot plot
													Temp. (ºC)		Temp. (ºC)
	visita 1	visita 2											39.7		38.8
	39.7	38.2											39.5		38.8
	39.5	38.4											39.1		38.5
	39.1	38.3											39.0		38.4
	39	38.8											38.5		38.4
	38.5	38.5											38.4		38.3
	38.4	38.4											38.3		38.2
	38.3	38.2											38.2		38.2
	38.2	38.1											38.0		38.2
	38	38											37.9		38.1
	37.9	37.9											37.8		38.0
	37.8	38.8											36.5		37.9
	36.5	38.2
													Visita 1		Visita 2
	38.4083333333	38.3166666667
	0.8628265741	0.2823065173
	38.4083333333	37.3833333333
	
	
	
	
		38.2
		38
		38
		37.5
		37.5
		37.4
		37.3
		37
		37
		37
		36.9
		36.8
*
25%
25%
25%
25%
dot plot
	
Tempo
Temperatura (ºC)
TEMPERATURA (ºC)