Optativa III Aula 1 Introduçaõ Geral

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OPTATIVA III: INTRODUÇÃO GERAL
		- a sua estrutura (organização)
 	- a bibliografia pertinente
FINALIDADE DESTA AULA
Apresentar a Engenharia de Processos como uma área relativamente nova na Engenharia Química, incluindo:
	- os seus objetivos
	- a sua localização no contexto da Engenharia Química
 	- como surgiu e evoluiu
Apresentar a disciplina Engenharia de Processos, incluindo:
	- a sua organização
	- como é conduzida: aulas, material didático e avaliação
*
PROCESSO ???
Seqüência de etapas responsáveis pela transformação de matérias primas em produtos de interesse industrial. 
Conceito abrangente (Processo Químico): inclui todas as transformações químicas espontâneas, ou por ação de catalisadores ou de microrganismos.
*
Área da Engenharia Química dedicada ao Projeto de Processos Químicos
Começamos então o Capítulo conceituando Projeto de Processos Químicos.
ENGENHARIA DE PROCESSOS
*
1. INTRODUÇÃO GERAL
1.1 Projeto de Processos Químicos
1.2 Engenharia de Processos
1.3 Sistemas
1.4 Inteligência Artificial
1.5 Sistematização do Projeto de Processos
1.6 Organização da Disciplina
1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na Engenharia Química
1.8 Computação
Bibliografia
1.1 Projeto de Processos Químicos
*
É o conjunto de ações desenvolvidas
 Desde A decisão de se produzir um determinado produto químico
Até
Um plano bem definido para a construção e a operação da instalação industrial.

PROJETO DE PROCESSOS QUÍMICOS
*
PLANTA INDUSTRIAL Instalação física onde ocorrem as etapas do Processo Químico
*
Matéria
Prima
Produto
PLANTA INDUSTRIAL
*
W6 =8.615 kg/h T*6 = 150 oC
W10 =36.345 kg/h T10 = 80 oC
W13 = 36.345 kg/h T13 = 25 oC
W11 = 59.969 kg/h T*11 = 15 oC
W8 = 228.101 kg/h T*8 = 15 oC
W*1 = 100.000 kg/h x*1,1 = 0,002
T*1 = 25 oC f1,1 = 200 kg/h f3,1 = 99.800 kg/h
W7 = 8.615 kg/h T7 = 150 oC
W5 = 36.345 kg/h T*5 = 80 oC
W3 = 37.544 kg/h x1,3 = 0,002
T3 = 25 oC f1,3 = 120 kg/h f2,3 = 37.424 kg/h
W4 = 1.200 kg/h x*1,4 = 0,1
T4 = 80 oC f1,4 = 120 kg/h f2,4 = 1.080 kg/h
W12 = 59.969 kg/h T*12 = 30 oC
W9 = 228.101 kg/h T*9 = 30 oC
W14 = 1.080 kg/h T*14 = 25 oC
W2 = 99.880 kg/h x1,2 = 0,0008
T2 = 25 oC f1,2 = 80 kg/h f3,2 = 99.800 kg/h
EXTRATOR
Extrato
Rafinado
EVAPORADOR
CONDENSADOR
RESFRIADOR
MISTURADOR
BOMBA
1
2 
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Vd = 11.859 l
t*= 0,0833 h
r* = 0,60
Ae = 124 m2
Ac = 119 m2
Ar = 361 m2
W15 = 37.425 kg/h T15 = 25 oC
Produto
Solvente
A.R.
A.R.
Vapor
Matéria prima
*
O conjunto de ações desenvolvidas
 Desde A decisão de se produzir um determinado produto químico
Até
Um plano bem definido para a construção e a operação da instalação industrial.

 O conjunto é numeroso e diversificado !!!
1.1 PROJETO DE PROCESSOS QUÍMICOS
*
Investigar mercado para o produto
Investigar disponibilidade de matéria prima
Estabelecer as condições da reação e sub-produtos
Estabelecer o número e o tipo dos reatores
Definir o número e o tipo dos separadores
Definir o número e o tipo de trocadores de calor
Estabelecer malhas de controle
Definir o fluxograma do processo
Calcular as dimensões dos equipamentos
Calcular o consumo de matéria prima
Calcular o consumo de utilidades
Calcular o consumo de insumos
Calcular a vazão das correntes intermediárias
Investigar reagentes plausíveis
Avaliar a lucratividade do processo
*
1. INTRODUÇÃO GERAL
1.1 Projeto de Processos Químicos
1.2 Engenharia de Processos
1.3 Sistemas
1.4 Inteligência Artificial
1.5 Sistematização do Projeto de Processos
1.6 Organização da Disciplina
1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na Engenharia Química
1.8 Computação
Bibliografia
1.2 Engenharia de Processos
*
É uma área recente na Engenharia Química que veio preencher uma importante lacuna que perdurou por décadas: 
a falta de uma sistemática e de instrumentos modernos e eficientes para a execução do Projeto de Processos Químicos.
1.2 ENGENHARIA DE PROCESSOS
*
Para executar um Projeto, o Engenheiro Químico contava com o seguinte conjunto de conhecimentos adquiridos na sua formação, organizados em Disciplinas e Cursos:
*
	Física
	Química
 Físico-Química
	Bioquímica
CIÊNCIAS BÁSICAS
Estudo dos fenômenos naturais
	descritos formalmente através da
	Matemática
*
Mecânica dos Fluidos
Transferência de Calor
Transferência de Massa
Cinética Química
Termodinâmica
(descritos por Modelos Matemáticos)
CIÊNCIAS BÁSICAS
FUNDAMENTOS
FUNDAMENTOS
Estudo dos fenômenos de interesse que ocorrem nos equipamentos
*
Reatores
Trocadores de calor
Separadores
	Torres de destilação
	Torres de absorção
	Extratores
	Cristalizadores
	Filtros
	Outros...
Instrumentos de Controle Automático
Tratamento compartimentado!
ENGENHARIA DE EQUIPAMENTOS
Projeto e Análise dos Equipamentos de Processo
*
Tudo isso ensinado de forma sistemática nos 
Cursos de Engenharia Química
*
CIÊNCIAS BÁSICAS
FUNDAMENTOS
ENG. DE EQUIPAMENTOS
Mas faltavam metodologia e instrumentos para o projeto de processos: a combinação dos equipamentos formando a planta industrial, de maneira eficiente.
*
Ao final da década de 60: um fato relevante 
Ocorreu uma combinação de elementos de 
Engenharia de Sistemas + Inteligência Artificial gerando

TEORIA DE PROJETO
De aplicação geral, com efeito marcante em diversas áreas.
*
Eng. Naval
Eng. Elétrica
Eng. Química
Eng. Mecânica
Aplicável a todas as áreas 
Utilização mais eficiente do conhecimento específico de cada área nos seus Projetos
*
NA ENGENHARIA QUÍMICA ...
*
	Processos Químicos
	Processos Biotecnológicos
	Produção de Alimentos Outros Processos
Última camada de conhecimentos agregada à formação, pois
exige os conhecimentos encontrados nas camadas anteriores.
ENGENHARIA DE PROCESSOS
Projeto e Análise de Processos Industriais
(sistemas formados pelos equipamentos)
Surgiu a
*
A Engenharia de Processos surgiu com a “Fertilização” da Eng. Química tradicional com elementos de:
Resultando: Utilização mais organizada e mais eficiente dos conhecimento específicos da Engenharia Química no Projeto de Processos: - Projeto mais rápido e mais eficiente. 
 Processos mais econômicos, seguros e limpos.
Engenharia de Sistemas:
No tratamento de conjuntos complexos 
de elementos interdependentes
Inteligência Artificial:
Na resolução de problemas combinatórios
Resumindo:
*
Seguem diversos conceitos relacionados a 
Sistemas 
Inteligência Artificial 
importantes na Teoria de Projeto
que foram incorporados à 
Engenharia de Processos
Engenharia de Sistemas:
No tratamento de conjuntos complexos 
de elementos interdependentes
Inteligência Artificial:
Na resolução de problemas combinatórios
*
1. INTRODUÇÃO GERAL
1.1 Projeto de Processos Químicos
1.2 Engenharia de Processos
1.3 Sistemas
1.4 Inteligência Artificial
1.5 Sistematização do Projeto de Processos
1.6 Organização da Disciplina
1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na Engenharia Química
1.8 Computação
Bibliografia
1.3 Sistemas
*
1.3 SISTEMAS
 1.3.1 Conceito 
 1.3.2 Estrutura
 1.3.3 Projeto
 1.3.4 Síntese
 1.3.5 Análise
 1.3.6 Otimização
 1.3.1 Conceito 
*
1.3 SISTEMAS
 1.3.1 Conceito
(b ) cuja finalidade é executar uma ação complexa resultante da combinação das ações dos seus elementos.
Sistema: denominação genérica aplicada a organismos, dispositivos ou instalações, com as seguintes características:
(a) são conjuntos de elementos interdependentes (através de conexões), cada qual capaz de executar uma ação específica.
*
Os elementos e as conexões podem ser:
- constatada (observada)
Isso torna o sistema um conceito bastante abrangente.
- abstratos (intangíveis)
- concretos(tangíveis)
A finalidade do sistema pode ser:
- estabelecida (criação)
*
Processo Químico !
Eco - Sistemas
Corpo Humano
Estabelecida
Sistemas Econômicos
Constatada
Abstratos
Concretos
Abrangência do Conceito de Sistema
*
e interdependentes (através das correntes)
O Processo Químico é um SISTEMA
Um conjunto de elementos especializados (equipamentos)
reunidos para um determinado fim (produção de um produto).
*
ENGENHARIA DE SISTEMAS
 Campo do conhecimento que estuda Sistemas de uma forma genérica, independentemente da finalidade e da natureza dos seus elementos. 
 Desenvolve técnicas poderosas de aplicação geral.
Vantagem em considerar Processos como Sistemas:
Poder utilizar o arsenal de procedimentos da Engenharia de Sistemas para estudar os Processos Químicos
É a base da Engenharia de Processos
*
e do surgimento da área: 
Engenharia de Sistema de Processos
PSE: Process System Engineering
*
1.3 SISTEMAS
 1.3.1 Conceito 
 1.3.2 Estrutura
 1.3.3 Projeto
 1.3.4 Síntese
 1.3.5 Análise
 1.3.6 Otimização
 1.3.2 Estrutura 
*
1.3 SISTEMAS
 1.3.2 Estrutura
Quanto mais complexa a estrutura, mais difíceis o projeto, a análise e a operação do sistema (processos químicos  fluxogramas).
Exemplos de Estruturas de Sistemas
É a forma como as conexões interligam os elementos do sistema.
*
1.3 SISTEMAS
 1.3.1 Conceito 
 1.3.2 Estrutura
 1.3.3 Projeto
 1.3.4 Síntese
 1.3.5 Análise
 1.3.6 Otimização
 1.3.3 Projeto 
*
1.3 SISTEMAS
 1.3.3 Projeto
(a) previsão do desempenho do sistema.
(b) avaliação do desempenho do sistema.
(a) escolha de um elemento para cada tarefa.
(b) definição da estrutura do sistema.
PROJETO = SÍNTESE  ANÁLISE
Denominação genérica atribuída ao conjunto numeroso e diversificado de atividades associadas à criação de um sistema.
Esse conjunto compreende dois sub-conjuntos que interagem:
SÍNTESE
ANÁLISE
*
À luz desses conceitos, as atividades do Projeto ficam melhor organizadas
*
Investigar mercado para o produto
Investigar disponibilidade de matéria prima
Estabelecer as condições da reação e sub-produtos
Estabelecer o número e o tipo dos reatores
Definir o número e o tipo dos separadores
Definir o número e o tipo de trocadores de calor
Estabelecer malhas de controle
Definir o fluxograma do processo
Calcular as dimensões dos equipamentos
Calcular o consumo de matéria prima
Calcular o consumo de utilidades
Calcular o consumo de insumos
Calcular a vazão das correntes intermediárias
Investigar reagentes plausíveis
Avaliar a lucratividade do processo
*
SELEÇÃO DE ROTAS QUÍMICAS
SÍNTESE
ANÁLISE
*
1.3 SISTEMAS
 1.3.1 Conceito 
 1.3.2 Estrutura
 1.3.3 Projeto
 1.3.4 Síntese
 1.3.5 Análise
 1.3.6 Otimização
 1.3.4 Síntese 
*
1.3 SISTEMAS
 1.3.4 Síntese
(a) escolha de um elemento para cada tarefa.
(b) definição da estrutura do sistema.
No Projeto: é a etapa criativa
Genericamente: síntese significa compor um todo a partir de suas partes
PROJETO = SÍNTESE  ANÁLISE
*
Problema Ilustrativo 
Estabelecer o fluxograma de um processo para produzir um produto P a partir dos reagentes A e B
Separadores plausíveis: Destilação Simples (DS) ou 
 Destilação Extrativa (DE).
Reatores plausíveis: Reator de Mistura (RM) ou Reator Tubular (RT)
Os reagentes devem ser pré-aquecidos e o efluente do reator resfriado.
*
Problema Ilustrativo 
Estabelecer o fluxograma de um processo para produzir um produto P a partir dos reagentes A e B
- Com Integração Energética (CI):
 - trocador de integração (T).
 - Sem Integração Energética (SI): 
 - aquecedor (A) com vapor;
 - resfriador (R) com água;
Esquemas plausíveis de troca térmica:
*
Equipamentos disponíveis para a geração do fluxograma do Processo Ilustrativo
A Síntese consiste em combinar esses equipamentos formando todos os fluxogramas plausíveis em busca do melhor.
Um problema com multiplicidade de soluções
*
Fluxogramas Plausíveis para a Processo Ilustrativo
Gerados ao Acaso
*
Fluxogramas Plausíveis para a Processo Ilustrativo Gerados ao Acaso
*
Neste exemplo, foram gerados os 8 fluxogramas possíveis
Aumentando o número de operações e de equipamentos plausíveis, o número de fluxogramas possíveis aumenta exponencialmente, provocando a chamada
MULTIPLICIDADE DE SOLUÇÕES
*
EXPLOSÃO COMBINATÓRIA !!!
*
Desafio: encontrar a melhor solução
SÍNTESE Geração de todos os fluxogramas possíveis
Conjunto numeroso e desordenado
ANÁLISE Previsão e avaliação de cada fluxograma
*
Muitas vezes abre-se mão da solução ótima em favor da melhor solução possível supostamente próxima da ótima
A busca da solução ótima é muitas vezes impraticável, e até mesmo irrelevante, pois pode existir um conjunto de soluções igualmente boas, equivalentes.
*
1.3 SISTEMAS
 1.3.1 Conceito 
 1.3.2 Estrutura
 1.3.3 Projeto
 1.3.4 Síntese
 1.3.5 Análise
 1.3.6 Otimização
 1.3.5 Análise 
*
1.3 SISTEMAS
 1.3.5 Análise
Genericamente análise significa:
 decompor um todo em suas partes, 
 compreender o comportamento das partes e, a partir daí,
 compreender o comportamento do todo.
PROJETO = SÍNTESE  ANÁLISE
*
Para cada solução alternativa gerada na Síntese:
(a) previsão do desempenho do sistema.
(b) avaliação do desempenho do sistema.
Principais dimensões dos
equipamentos
Consumo de utilidades
matérias primas e insumos
Especificações
de projeto
Modelo Matemático

previsão
Principais dimensões dos
equipamentos
Consumo de utilidades
matérias primas e insumos
Modelo Econômico

avaliação
Lucro
No caso de processos químicos:
*
MULTIPLICIDADE DE SOLUÇÕES NA ANÁLISE
Cada par (x1,x2) é uma solução viável
*
1.3 SISTEMAS
 1.3.1 Conceito 
 1.3.2 Estrutura
 1.3.3 Projeto
 1.3.4 Síntese
 1.3.5 Análise
 1.3.6 Otimização
 1.3.6 Otimização 
*
O projeto passa pela geração de estruturas e pela otimização do desempenho de cada estrutura, base em que elas serão comparadas em busca da melhor.
*
1.3 SISTEMAS
 1.3.6 Otimização
Fonte da complexidade: multiplicidade de soluções nos níveis tecnológico, estrutural e paramétrico.
Nível Tecnológico: determinar a melhor rota química.
Nível Paramétrico (Análise): determinar as dimensões ótimas de 
equipamentos e correntes.
Nível Estrutural (Síntese): determinar a estrutura ótima.
O Projeto de Processos é um problema complexo de otimização.
Multiplicidade de Soluções
Exige a busca da 
Otimização
Solução Ótima
através da 
*
Fluxogramas Plausíveis para a Processo Ilustrativo
Gerados ao Acaso
*
MULTIPLICIDADE NA ANÁLISE
Problema: determinar o melhor par de valores Dificuldade: infinidade de soluções viáveis
Cada par (x1,x2) é uma solução viável
*
Como resolver eficientemente um problema tão complexo: 
otimização simultânea em três níveis? 
INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL !
*
Engenharia de Sistemas:
No tratamento de conjuntos complexos de elementos interdependentes
Inteligência Artificial:
Na resolução de problemas combinatórios
A Engenharia de Processos surgiu com a “Fertilização” da Eng. Química tradicional com elementos de:
- Engenharia de Sistemas 
- Inteligência Artificial 
Potencializa o conhecimento específico da Engenharia Química: o engenheiro químico passa a utilizar os seus conhecimentos de forma mais organizada e mais eficiente. Projeto mais rápido e mais eficiente. Resultam processos mais econômicos, seguros e limpos.
*
1. INTRODUÇÃO GERAL
1.1 Projeto de Processos Químicos
1.2 Engenharia de Processos
1.3 Sistemas
1.4 Inteligência Artificial1.5 Sistematização do Projeto de Processos
1.6 Organização da Disciplina
1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na Engenharia Química
1.8 Computação
Bibliografia
1.4 Inteligência Artificial
*
1.4 INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL
Ramo da Ciência da Computação que estuda a forma como o homem utiliza intuitivamente 
Inteligência e Raciocínio
na solução de problemas complexos, implementando-as em máquinas
Inteligência: faculdade abstrata de perceber relações entre objetos
Raciocínio: faculdade ou processo de tirar conclusões lógicas
*
	- sistemas especialistas
	- nesta disciplina: resolução de problemas combinatórios
Aplicações de Inteligência Artificial
	- processamento de linguagem natural
	- percepção e reconhecimento de padrões
	- armazenamento e recuperação de informação
	- robótica
	- jogos
	- programação automática
	- lógica computacional
	- sistemas com aprendizado
*
Estratégias básicas preconizadas pela Inteligência Artificial 
na Resolução de Problemas Complexos
Decomposição e Representação
*
decomposição: - decompor um problema complexo em sub-problemas mais simples. - obter a solução do problema complexo resolvendo os problemas mais simples de forma coordenada.
(b) representação Organizar as soluções segundo uma representação que oriente a sua a resolução.
Essas duas estratégias são aplicadas ao Projeto de Processos
Exemplo: o problema de projeto pode ser decomposto nos sub-problemas tecnológico (rotas químicas), estrutural (síntese) e paramétrico (análise).
Exemplo: representação de problemas por Árvore de Estados.
*
Árvore de Estados
Representação com forma de árvore invertida: raiz, ramos, folhas
As soluções encontram-se “arrumadas”
ao contrário de...
*
desordenadas
*
1. INTRODUÇÃO GERAL
1.1 Projeto de Processos Químicos
1.2 Engenharia de Processos
1.3 Sistemas
1.4 Inteligência Artificial
1.5 Sistematização do Projeto de Processos
1.6 Organização da Disciplina
1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na Engenharia Química
1.8 Computação
Bibliografia
1.5 Sistematização do Projeto de Processos
*
INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL Decomposição e Representação de problemas
A partir de elementos de
ENGENHARIA DE SISTEMAS Projeto, Síntese, Análise e Otimização
É possível sistematizar o Projeto !
*
Rota Química ?
Fluxograma ?
Dimensões ?
Problema: produzir P
As ações são:
*
SELEÇÃO DE ROTAS QUÍMICAS
SÍNTESE
ANÁLISE
*
Elas podem ser organizadas segundo uma Árvore de Estados
Segue um exemplo simplificado:
 duas rotas química viáveis
 dois fluxogramas viáveis para cada rota
*
Nível Tecnológico
Seleção de uma Rota
Fluxograma ?
Dimensões ?
Nível Estrutural
Síntese de um 
Fluxograma
Dimensões ? Lucro?
Nível Paramétrico
Análise do Fluxograma
Dimensionamento
dos Equipamentos 
e das Correntes. Lucro.
Problema Complexo de Otimização em 3 Níveis : Solução?
Raiz
Rota Química ?
Fluxograma ?
Dimensões ?
Decomposição e Representação do Problema de Projeto por 
Árvore de Estados
*
Nível Tecnológico
Seleção de uma Rota
Fluxograma ?
Dimensões ?
Nível Estrutural
Síntese de um 
Fluxograma
Dimensões ? Lucro?
Nível Paramétrico
Análise do Fluxograma
Dimensionamento
dos Equipamentos 
e das Correntes. Lucro.
Solução Ótima: Reagentes = D,E; Fluxograma = 3; x = 4  demais dimensões.
Raiz
Rota Química ?
Fluxograma ?
Dimensões ?
Busca Orientada por Árvore de Estados
*
Nível Tecnológico
Seleção de uma Rota
Fluxograma ?
Dimensões ?
Nível Estrutural
Síntese de um 
Fluxograma
Dimensões ? Lucro?
Nível Paramétrico
Análise do Fluxograma
Dimensionamento
dos Equipamentos 
e das Correntes. Lucro.
Solução Ótima: Reagentes = D,E; Fluxograma = 3; x = 4  demais dimensões.
Raiz
Rota Química ?
Fluxograma ?
Dimensões ?
Solução do Problema de Projeto por Busca Orientada
Vantagem
Varre todas as soluções sem repetições sem omitir a ótima
Desvantagem
Explosão Combinatória (outros métodos)
*
PROJETO = SÍNTESE  ANÁLISE
SÍNTESE: responsável por disponibilizar todas as soluções.
ANÁLISE: responsável pela avaliação de cada solução.
De nada adianta a Síntese se não houver a Análise para avaliar cada solução.
De nada adianta a Análise se não houver a Síntese para gerar as soluções.
A Análise dá a palavra final.
Resumindo
*
O Projeto como um problema de otimização em 3 níveis
de produzir P
*
1. INTRODUÇÃO GERAL
1.1 Projeto de Processos Químicos
1.2 Engenharia de Processos
1.3 Sistemas
1.4 Inteligência Artificial
1.5 Sistematização do Projeto de Processos
1.6 Organização da Disciplina
1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na Engenharia Química
1.8 Computação
Bibliografia
1.6 Organização da Disciplina
*
1.6 ORGANIZAÇÃO DA DISCIPLINA
Seqüência no Projeto: Síntese  Análise
Seqüência Pedagógica: Análise  Síntese
*
1. INTRODUÇÃO GERAL
1.1 Projeto de Processos Químicos
1.2 Engenharia de Processos
1.3 Sistemas
1.4 Inteligência Artificial
1.5 Sistematização do Projeto de Processos
1.6 Organização da Disciplina
1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na
 Engenharia Química
1.8 Computação
Bibliografia
1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na
 Engenharia Química
*
1.7 ORIGEM E EVOLUÇÃO DA ENGENHARIA DE PROCESSOS
NA ENGENHARIA QUÍMICA
Situação até o final da década de 60:
Nos 3 níveis mais internos: 
 conhecimento organizado em disciplinas consagradas constituindo o 
 conteúdo básico dos cursos de Engenharia Química. 
- vasta literatura de apoio (coleções, editoras especializadas).
 ensino compartimentado dos equipamentos com ausência de uma visão integrada dos processos.
*
1.7 ORIGEM E EVOLUÇÃO DA ENGENHARIA DE PROCESSOS
NA ENGENHARIA QUÍMICA
Situação até o final da década de 60:
No nível externo:
 - projeto praticado de forma semi-artesanal e ensinado informalmente 
 (exercício de final de curso).
Contraste!
- ausência de literatura específica de apoio (restrita a temas correlatos).
- ensino de processos praticado de forma descritiva e individual: 
 processo por processo, como se nada existisse em comum
*
- Na Eng. de Equipamentos:os problemas são de natureza numérica (modelagem matemática, resolução dos modelos).
- Na Eng. de Equipamentos: equipamentos tratados individualmente.
A descontinuidade “conceitual” existente na passagem
Eng. de Equipamentos  Eng. de Processos:
Natureza da Descontinuidade:
 Na Eng. de Processos: equipamentos são elementos interdependentes de um sistema integrado.
- Na Eng. de Processos: os problemas são de natureza lógica e 
combinatória (seleção e arranjo dos equipamentos).
Explicação para o contraste:
*
Engenharia de Sistemas:
No tratamento de conjuntos complexos 
de elementos interdependentes
Inteligência Artificial:
Na resolução de problemas combinatórios
A Engenharia de Processos surgiu com a “Fertilização” da Eng. Química tradicional com elementos de:
- Engenharia de Sistemas 
- Inteligência Artificial 
Surgiu a maior novidade na
Engenharia Química depois
dos Fenômenos de Transporte 
*
Conseqüência Principal da Fertilização:
Questões, até então abordadas de forma intuitiva, passaram a ser tratadas de forma sistemática:
- a interdependência dos equipamentos.
- a seleção de equipamentos alternativos para uma mesma operação.
- a seleção dos arranjos (fluxogramas) alternativos para uma mesma
 rota química.
A Engenharia de Processos foi sistematizada: praticada de forma mais eficiente e “ensinável”.
*
a prática do projeto com as diversas ferramentas importadas da Engenharia de Sistemas e da Inteligência Artificial.
o ensino da Engenharia Química com a criação de disciplinas estruturadas que proporcionam uma visão integrada dos processos acrescentando a dimensão de sistema, até então ausente.
A Engenharia de Processosveio revolucionar:
*
1981: 200 trabalhos publicados (Revisão: Nishida, Stephanopoulos e Westerberg; AIChE Journal).
Revistas: Computers & Chemical Engineering
 Industrial & Engineering Chemistry Research
Congressos: ESCAPE (European Symposium on Computer Aided Process Engineering); ENPROMER (Encontro sobre Processos Químicos do Mercosul); PSE (International Symposium on Process Systems Engineering)
Instituições: Institute for Complex Engineered Systems Carnegie Mellon University (Pittsburgh, USA)
No Mundo:
*
As primeiras disciplinas:
1970: Análise e Simulação de Processos (PEQ/COPPE)
1976: Desenvolvimento e Projeto de Processos (EQ/UFRJ) Síntese de Processos (PEQ/COPPE) 
No Brasil:
As primeiras teses:
1. Taqueda, E.R., "Análise de Processos Complexos por Computador 
Digital", Tese de Mestrado, COPPE/UFRJ (1973)
2. Lacerda, A. I., "Síntese de Sistemas de Separação", Tese de Mestrado, COPPE/UFRJ (1980)
3. Santos, M. C., "Síntese Heurística de Sistemas de Reatores", Tese 
 de Mestrado, COPPE/UFRJ (1980)
4. Araujo, M. A. S., "Eficiência do Uso de Energia em Processos e a 
Otimização de Redes de Trocadores de Calor", Tese de Mestrado, 
COPPE/UFRJ (1980). 
*
Os conceitos e os métodos da Engenharia de Processos não se restringem à Engenharia Química clássica, mas também se aplicam ao crescente número de seus “offsprings” (descendentes):
Abrangência da Engenharia de Processos
- Engenharia Metalúrgica: siderurgia, beneficiamento de minérios.
- qualquer outra em que ocorram transformação de matéria e de 
conteúdo energético.
- Engenharia de Meio Ambiente: minimização de poluentes.
- Engenharia de Alimentos: produção.
- Engenharia de Polímeros: produção.
- Engenharia de Petróleo: refino.
*
1. INTRODUÇÃO GERAL
1.1 Projeto de Processos Químicos
1.2 Engenharia de Processos
1.3 Sistemas
1.4 Inteligência Artificial
1.5 Sistematização do Projeto de Processos
1.6 Organização da Disciplina
1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na
 Engenharia Química
1.8 Computação
Bibliografia
1.8 Computação
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1.8 COMPUTAÇÃO
Problemas reais de projeto são de grande complexidade e demandam grande esforço computacional. O apoio da Informática é indispensável.
Existem diversos softwares comerciais: ASPEN, UNISIM, CHEMCAD, PRO/II, gPROMS, mas demandam licenças e treinamento. EXCEL + VBA.
Softwares nacionais:
 PSPE (1985): Rajagopal, Castier, Gil  PETROX (Petrobrás)
 EMSO: Projeto ALSOC (2003)(Ambiente Livre p/ Simulação, Otimização e Controle de Processos) – UFRGS, COPPE/UFRJ, USP, CT-PETRO/FINEP e Empresas Petroquímicas. 
 DWSIM: Daniel Wagner (RN, 2007): VB.NET
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1.8 COMPUTAÇÃO
Alunos devem saber programar FORTRAN, VISUAL BASIC, MATLAB, EXCEL, C/C++ (mercado procura !)
Demonstrações e aulas práticas programadas.
Todos os procedimentos ensinados na disciplina são descritos sob a forma de algoritmos programáveis.
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1. INTRODUÇÃO GERAL
1.1 Projeto de Processos Químicos
1.2 Engenharia de Processos
1.3 Sistemas
1.4 Inteligência Artificial
1.5 Sistematização do Projeto de Processos
1.6 Organização da Disciplina
1.7 Origem e Evolução da Engenharia de Processos na
 Engenharia Química
1.8 Computação
Bibliografia
Bibliografia
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BIBLIOGRAFIA
Em ordem cronológica de publicação
Em vermelho, os livros que inspiraram a disciplina
01. STRATEGY OF PROCESS ENGINEERING
 Rudd,D.F. e Watson,C.C. - J.Wiley, 1968.
02. THE ART OF CHEMICAL PROCESS DESIGN
 Wells,G.L. e Rose,L.M. - Elsevier, 1968.
03. CHEMICAL PROCESS SIMULATION
 Husain,A. - Wiley-Eastern, 1968.
04. MATERIAL AND ENERGY BALANCE COMPUTATIONS
 Henley,E.J. e Rosen,E.M. - J.Wiley, 1969.
05. PROCESS SYNTHESIS
 Rudd,D.F., Powers,G.J. e Siirola,J.J. - Prentice-Hall, 1973.
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06. CHEMICAL PROCESS ECONOMICS
 Happel,J., Jordan,D.G. - Marcel Dekker, 1975.
07. INTRODUCTION TO CHEMICAL ENGINEERING AND 
 COMPUTER CALCULATIONS
 Myers,A.L. - Prentice-Hall, 1976.
08. PROCESS FLOWSHEETING
 Westerberg,A.W., Hutchinson,H.P., Motard,R.L. e Winter, P. – Cambridge, 1979.
09. PLANT DESIGN AND ECONOMICS FOR CHEMICAL ENGINEERS
 Timmerhaus,K.D. e Peters,M.S. - McGraw-Hill, 1980 (3a. Ed.).
10. STEADY-STATE FLOWSHEETING OF CHEMICAL PLANTS
 Benedek,P. - Elsevier, 1980.
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11. PROCESS ANALYSIS AND DESIGN FOR CHEMICAL ENGINEERS
 Resnick,W. - McGraw-Hill, 1981.
12. CHEMICAL PROCESS SYNTHESIS AND ENGINEERING DESIGN
 Kumar,A. - Tata McGraw-Hill, 1981.
13. AN INTRODUCTION TO CHEMICAL ENGINEERING DESIGN
 Sinnott,R.R. - Pergamon Press, 1983.
14. A GUIDE TO CHEMICAL ENGINEERING PROCESS DESIGN 
 AND ECONOMICS, Ulrich,G.D. - J.Wiley, 1984.
15. CONCEPTUAL DESIGN OF CHEMICAL PROCESSES
 Douglas, J.M. - McGraw-Hill, 1988.
 
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16. OPTIMIZATION OF CHEMICAL PROCESSES
 Edgar,T.F. e Himmelblau,D.M. - McGraw-Hill, 1988.
17. CHEMICAL PROCESS STRUCTURES AND INFORMATION FLOWS
 Mah, R.S.H. - Buterworths, 1990.
18. FOUNDATIONS OF COMPUTER-AIDED PROCESS DESIGN
 Siirola,J.J., Grossmann,I.E. e Stephanopoulos,G. (editores) - Cache-Elsevier, 1990.
19. ANALYSIS AND SYNTHESIS OF CHEMICAL PROCESS SYSTEMS
 Hartmann,K e Kaplick,K. - Elsevier, 1990.
20. CHEMICAL PROCESS DESIGN
 Smith,R. – McGraw-Hill, 1995. 
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21. SYSTEMATIC METHODS OF CHEMICAL PROCESS DESIGN
 Biegler,L.T., Grossmann,I.E. e Westerberg, A. W. - Prentice-Hall, 1997.
22. GREEN ENGINEERING
 Allen, D. T. e Shonnard, D. R. - Prentice Hall, 2002
23. ANALYSIS, SYNTHESIS AND DESIGN OF CHEMICAL PROCESSES
 Turton,R., Bailie,R.C, Whiting,W.B e Shaeiwitz,J.A. – Prentice Hall, 2003
24. PRODUCT AND PROCESS DESIGN PRINCIPLES
 Seider,W., Seader,J.D. e Lewin,D.R. – Wiley, 2004
25. ENGENHARIA DE PROCESSOS
 Perlingeiro, C. A. G. – Edgard Blucher, 2005
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Ao final do Capítulo 1, os seguintes conceitos devem ter sido absorvidos: 
Projeto de processos químicos: definição sintética.
Estrutura da disciplina: sua justificativa.
Inteligência Artificial: definição, estratégias básicas e a representação do projeto de processos por árvore de estados.
Otimização: conceito e aplicação no projeto.
Síntese e Análise: em que consistem, em que diferem e como se combinam no projeto.
Sistema: conceito e exemplos. A conveniência em se tratar um processo como um sistema.
Engenharia de Processos: seu papel como área da Engenharia Química.
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O PROJETO é o problema central da Engenharia Química
Dele decorrem todos os demais, encontrados
Durante a execução de um projeto
Cursando alguma disciplina
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Os problemas específicos não têm existência própria. 
Só existem:
(a) na definição de um processo em fase de projeto
(b) no aprimoramento de um processo já em operação
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Prato
Torre de Destilação
Torre de Destilação
Unidade Industrial (Planta)
Unidade Industrial (Planta)
Indústria Química
Indústria Química
Segmento Industrial
ELEMENTO
SISTEMA
Aplicação em Cascata do Conceito de Sistema
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Nos primórdios da Indústria Química
Projeto: artesanal.
Atualmente Projeto: atividade sofisticada
Demandando uma SISTEMATIZAÇÃO !!!
Com o desenvolvimento da Indústria Química, a competição passou a demandar: - maior lucratividade - maior segurança - preocupação com a preservação ambiental
acarretando a necessidade de:
(a) compreensão dos fenômenos ocorridos nos equipamentos (modelos) (b) utilização de métodos avançados de cálculo (c) utilização de recursos computacionais
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Nos primórdios da Indústria Química
Atualmente Projeto: atividade sofisticada
Demandando uma SISTEMATIZAÇÃO !!!
(a) concorrência praticamente inexistente (b) margens de lucro bastante favoráveis então: uma única solução razoável para o projeto bastava para um processo alcançar o sucesso comercial  projeto artesanal
(a) concorrência acirrada (b) custos de produção elevados(c) restrições de natureza ambiental (d) questões de segurança então: esforços para a busca da solução mais próxima da ótima  projeto sofisticado. 
Atualmente
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