EQE-489 – Engenharia de Processos Prof. Carlos A. G. Perlingeiro INTEGRAÇÃO DE PROCESSOS DIAGRAMA DE FONTES DE ÁGUA: Ferramenta para Reúso de Efluentes Industriais Reinaldo C. Mirre 2015 / 1 8/6/2015 Objetivo Apresentar o procedimento algorítmico-heurístico Diagrama de Fontes de Água (DFA), voltado para a identificação de oportunidades de reúso de águas e efluentes industriais. Integração de Processos (IP) Diagrama de Fontes de Água (DFA) Procedimento para sistemas com um contaminante Redes de Transferência de Massa Aplicação Industrial Sistema de produção industrial INSUMOS: - Matérias-primas - Materiais auxiliares - Água - Ar - Energia - Produtos finais, principais e secundários - Resíduos (líquidos, sólidos e gasosos) - Energia, radiações, vibrações - Produto fora de especificação Sistema de produção industrial PROCESSO QUÍMICO INSUMOS: - Matérias-primas - Materiais auxiliares - Água - Ar - Energia - Produtos finais, principais e secundários - Resíduos (líquidos, sólidos e gasosos) - Energia, radiações, vibrações - Produto fora de especificação As 4 Sub-tarefas executadas por 4 Sub-Sistemas: PROCESSO QUÍMICO MATÉRIA-PRIMA PRODUTO Reação Separação Integração Controle Reação: responsável pela modificação do conjunto de espécies, fazendo aparecer o produto principal. Separação: responsável pelo ajuste de composição das correntes, separando o produto dos sub-produtos e do excesso de reagentes. Integração: responsável pela movimentação de matéria e ajustes de temperatura das correntes. Controle: responsável pela operação segura e estável do processo. Adaptado Prof. Perlingeiro As 4 Sub-tarefas executadas por 4 Sub-Sistemas: PROCESSO QUÍMICO MATÉRIA-PRIMA PRODUTO Reação Separação Integração Controle Adaptado Prof. Perlingeiro SUB-SISTEMAS TOTALMENTE INTEGRADOS, FORMANDO O PROCESSO FLUXOGRAMA EMBRIÃO: é o ponto de partida da geração de um fluxograma de processo. Restrito às duas primeiras operações de cunho material S Reação R M Separação Controle Integração Adaptado Prof. Perlingeiro SUB-SISTEMAS TOTALMENTE INTEGRADOS, FORMANDO O PROCESSO FLUXOGRAMA EMBRIÃO: é o ponto de partida da geração de um fluxograma de processo. Restrito às duas primeiras operações de cunho material Reação Síntese Separação Controle Selecionar os equipamentos e definir o fluxograma do processo, a partir de uma rota química traçada Integração S R M Análise Prever e avaliar o desempenho físico e econômico do processo gerado na síntese ENGENHARIA DE PROCESSOS Área da Engenharia Química dedicada à tarefa de sistematizar o projeto de processos químicos, perfazendo um conjunto de atividades voltadas para concepção, dimensionamento e avaliação de desempenho do processo, visando obter o produto desejado. Adaptado Prof. Perlingeiro ENGENHARIA DE PROCESSOS PROBLEMA DE PROJETO DECISÕES SEQUENCIAIS 3 NÍVEIS TECNOLÓGICA ESTRUTURAL PARAMÉTRICA ESTABELECER O MELHOR PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UM PRODUTO P, DADO UM CONJUNTO DE ESPECIFICAÇÕES ... Adaptado Prof. Perlingeiro FLUXOGRAMA FINAL NECESSIDADE: PRODUZIR P ROTAS QUÍMICAS ROTA SELECIONADA MATÉRIAS PRIMAS ESPECIFICAÇÕES SÍNTESE OTIMIZAÇÃO ESTRUTURAL NÍVEL ESTRUTURAL FLUXOGRAMA PROPOSTO OU MODIFICADO FLUXOGRAMA OTIMIZADO PARAMETRICAMENTE NOVOS VALORES DAS VARIÁVEIS NÍVEL TECNOLÓGICO NECESSIDADE ATENDIDA FLUXOGRAMA OTIMIZADO ESTRUTURALMENTE PROPOSTA DE MODIFICAÇÃO DO FLUXOGRAMA PROPOSTA DE NOVA ROTA OTIMIZAÇÃO TECNOLÓGICA DETALHAMENTO MONTAGEM OTIMIZAÇÃO PARAMÉTRICA NÍVEL PARAMÉTRICO ANÁLISE DIMENSÕES CALCULADAS FLUXOGRAMA DA EXECUÇÃO DA BUSCA EM ÁRVORE DO PROBLEMA DE PROJETO Adaptado Prof. Perlingeiro SUB-SISTEMAS TOTALMENTE INTEGRADOS, FORMANDO O PROCESSO FLUXOGRAMA EMBRIÃO: é o ponto de partida da geração de um fluxograma de processo. Restrito às duas primeiras operações de cunho material Reação Síntese Separação Controle Selecionar os equipamentos e definir o fluxograma do processo, a partir de uma rota química traçada Integração S R M Análise Prever e avaliar o desempenho físico e econômico do processo gerado na síntese ENGENHARIA DE PROCESSOS Área da Engenharia Química dedicada à tarefa de sistematizar o projeto de processos químicos, perfazendo um conjunto de atividades voltadas para concepção, dimensionamento e avaliação de desempenho do processo, visando obter o produto desejado. Adaptado Prof. Perlingeiro Combine as palavras e forme uma oração desde processos individuais uso eficiente de energia sistemas de produção integrados, envolve métodos gerais e sistemáticos e na redução de efeitos ao meio ambiente. para o projeto de A Integração de Processos com ênfase especial no até complexos industriais, Métodos gerais e sistemáticos para o projeto de sistemas de produção integrados, desde processos individuais até complexos industriais, com ênfase especial no uso eficiente de energia e na redução de efeitos ao meio ambiente. Síntese de Processos INTEGRAÇÃO MÁSSICA Minimização do uso de água Readaptação INTEGRAÇÃO ENERGÉTICA “Retrofit” INTEGRAÇÃO MÁSSICA E ENERGÉTICA Abordagem termodinâmica Abordagem heurística Otimização no uso de hidrogênio Abordagem por programação matemática Adaptado de TECLIM / UFBA (2003) Metas da IP Minimizar Custo de Investimento Custo de Energia Utilização da matéria-prima Operabilidade (Flexibilidade, Controlabilidade) Segurança Emissões Maximizar Integração de Processos e Uso Racional da Água em Processos Químicos Impactos ambientais pelas atividades humanas No meu tempo era melhor!! Controle da Poluição Prevenir na Fonte! Prevenção da Poluição Sistema de produção industrial PROCESSO QUÍMICO INSUMOS: - Matérias-primas - Materiais auxiliares Água --ÁGUA - Ar Água na Indústria - Energia Matéria-prima - Produtos finais, principais e secundários Uso para geração de energia - Resíduos (líquidos, sólidos e gasosos) Uso como fluido auxiliar - Energia, radiações, vibrações Uso como fluido de aquecimento e/ou resfriamento - Produto fora de especificação Lei 9.433/97: Política Nacional de Recursos Hídricos Transporte e assimilação de contaminantes Água: bem de domínio público, recurso natural limitado, dotado de valor econômico Taxas pelo uso da água de rios e pelo descarte de efluentes (Comitês de Bacias Hidrográficas) Aumento do custo da água primária Regulamentação mais rigorosa para descarte de efluentes Sistema de produção industrial PROCESSO QUÍMICO INSUMOS: - Matérias-primas - Materiais auxiliares Água --ÁGUA - Ar - Energia - Produtos finais, principais e secundários Reúso por inspeção – não garante o máximo aproveitamento do potencial hídrico no processo (máximo reúso) Preocupação atual com o uso racional dos recursos hídricos - Resíduos (líquidos, sólidos e gasosos) - Energia, radiações, vibrações - Produto fora de especificação Processos industriais necessitam rever o padrão de consumo hídrico Sistema de produção industrial PROCESSO QUÍMICO INSUMOS: - Matérias-primas - Materiais auxiliares Água --ÁGUA - Ar - Energia - Produtos finais, principais e secundários Reúso por inspeção – não garante o máximo aproveitamento do potencial hídrico no processo (máximo reúso) - Resíduos (líquidos, sólidos e gasosos) - Energia, radiações, vibrações - Produto fora de especificação Integração de Processos Diversas técnicas: Water Pinch de Fontes Fontesde deÁgua Água(DFA) (DFA) Diagrama Diagrama de Procedimento algorítmico heurístico Programação Matemática Geração simultânea de fluxogramas alternativos de processo – Reúso, Regeneração e Reciclo de correntes aquosas Redução do Consumo de Água e da Vazão de Efluentes Aquosos Gerados Objetivos 1. Reduzir o volume de água 2. Reduzir o volume do efluente 3. Reduzir a quantidade de contaminantes do efluente Sem fazer mudanças fundamentais no processo! Redução da vazão de água Custo da água do processo Custo do tratamento de efluente Custo de bombeamento Custo de tubulação Quantidade de contaminante MAIOR INCENTIVO PARA A MINIMIZAÇÃO http://oglobo.globo.com/rio/estado-ameaca-cortar-licenca-de-grandes-industrias-que-nao-empregarem-agua-de-reuso-15183821 http://oglobo.globo.com/rio/industrias-que-captam-agua-do-guandu-serao-obrigadas-fazer-reuso-15183821 Reúso OPERAÇÃO 1 ÁGUA PRIMÁRIA REJEITO OPERAÇÃO 2 Regeneração com Reúso OPERAÇÃO 3 OPERAÇÃO 1 ÁGUA PRIMÁRIA Regeneração com Reciclo OPERAÇÃO 3 OPERAÇÃO 1 ÁGUA PRIMÁRIA REJEITO OPERAÇÃO 2 OPERAÇÃO 3 REGENERAÇÃO REJEITO OPERAÇÃO 2 REGENERAÇÃO Síntese de Redes de Transferência de Massa Gerar, de uma forma SISTEMÁTICA, a RETM com um mínimo custo, com o objetivo de transferir contaminantes de correntes ricas nestas espécies para correntes pobres Em particular, transferir contaminantes das correntes de processo para as de utilidades (água de processo => AP) AP pode ser originada na PRÓPRIA PLANTA ou fornecida de FONTE EXTERNA, como ÁGUA PURA Minimização de água de processo e efluentes aquosos é um problema típico da ENGENHARIA DE PROCESSOS PROBLEMA COMBINATORIAL de encontrar os pares de correntes e a sequência de equipamentos de TM (ETM) Necessita de um PROCEDIMENTO SISTEMÁTICO para a SÍNTESE DA REDE DE ETM (RETM) PROCESSO fp Cp,IN fA TROCADOR DE MASSA Cp,OUT ÁGUA CA,IN CA,OUT Concentração Processo CP, IN fP CP, OUT Corrente do processo torna-se menos contaminada CA, OUT Água torna-se mais contaminada (CP – CA), em uma dada carga mássica, é a força motriz de transferência de massa fA Água CA, IN Carga mássica A força motriz é dada pela diferença entre a concentração do processo e a da água, para uma determinada carga mássica, ou seja, ela é pontual. O objetivo é minimizar esta força motriz, tal como o ∆Tmin na integração energética. REDUÇÃO DA VAZÃO DE ÁGUA Concentração Processo fP C OUT, MAX AUMENTO DA CONCENTRAÇÃO DE SAÍDA (menos água) REDUÇÃO DA VAZÃO DE ÁGUA fA Inclinação da reta → inverso da vazão Água Carga mássica Mínima vazão ou máxima concentração de saída Base de Cálculo Massa de contaminantes transferida para o efluente aquoso = (vazão de água) * (variação de concentração) m = F * C Unidades: g / h = ton / h * ppm NOTA A concentração toma como base a vazão de água, e não a vazão da mistura C = m/F C = m / (Fm + F) NÃO FLUXOGRAMA DO PROCESSO Identificar os processos que utilizam água ÁGUA PRIMÁRIA EFLUENTE EFLUENTE E estabelecer o BALANÇO HÍDRICO Processo Original 20 t/h OPERAÇÃO 1 20 t/h 100 ppm 62,5 t/h Água tratada 130,5 t/h OPERAÇÃO 2 62,5 t/h Efluente aquoso 80 ppm D M 0 ppm 40 t/h OPERAÇÃO 3 40 t/h 750 ppm 8 t/h OPERAÇÃO 4 8 t/h 500 ppm 130,5 t/h Processo Original Quantidade de massa transferida Δm = fL . (Cout – Cin) 20 t/h 20 t/h OPERAÇÃO 1 ∆m = 2 kg/h 62,5 t/h Água tratada 130,5 t/h 100 ppm 62,5 t/h OPERAÇÃO 2 ∆m = 5 kg/h Efluente aquoso 80 ppm D M 0 ppm 40 t/h 40 t/h OPERAÇÃO 3 ∆m = 30 kg/h 8 t/h 750 ppm 8 t/h OPERAÇÃO 4 ∆m = 4 kg/h 500 ppm 130,5 t/h Novas Concentrações de Saída Valores “Máximos” AGORA PERMITA QUE A CONCENTRAÇÃO DE SAÍDA ATINJA O MÁXIMO (100 ppm) OPERAÇÃO 1 ∆m = 2 kg/h 100 ppm (80 ppm) OPERAÇÃO 2 ∆m = 5 kg/h Água tratada Efluente aquoso 100 ppm D M (750 ppm) OPERAÇÃO 3 ∆m = 30 kg/h 800 ppm (500 ppm) OPERAÇÃO 4 ∆m = 4 kg/h 800 ppm Novas Concentrações de Saída Novas Vazões - m SOLUÇÃO 20 t/h 20 t/h OPERAÇÃO 1 ∆m = 2 kg/h 50 t/h Água tratada 112,5 t/h Δm = fL . (Cout – Cin) 100 ppm 50 t/h OPERAÇÃO 2 ∆m = 5 kg/h Efluente aquoso 100 ppm D M 37,5 t/h 37,5 t/h OPERAÇÃO 3 ∆m = 30 kg/h 5 t/h 800 ppm 5 t/h OPERAÇÃO 4 ∆m = 4 kg/h 800 ppm 112,5 t/h CONCENTRAÇÃO DE SAÍDA MÁXIMA Mínima força motriz de transferência de massa Mínima vazão requerida Limite de corrosão Limite de deposição Máxima concentração de entrada para tratamento da corrente Solubilidade máxima Resumo Parcial Processo Consumo Água - 0 ppm (t/h) Original 130,5 Novas Concentrações de Saída 112,5 m constante Novas Concentrações de Entrada Valores “Máximos” 0 ppm OPERAÇÃO 1 ∆m = 2 kg/h 100 ppm OPERAÇÃO 2 ∆m = 5 kg/h 100 ppm 50 ppm Água tratada Efluente aquoso M 50 ppm OPERAÇÃO 3 ∆m = 30 kg/h 800 ppm OPERAÇÃO 4 ∆m = 4 kg/h 800 ppm 400 ppm Possibilidade de Reúso Resumo Processos que usam água podem ser representados em um gráfico de concentração versus QC As formas tradicionais para minimização de água, minimizando a vazão, são limitadas pelo máximo de concentração de saída CIN,MAX 1 COUT,MAX 2 Quando permitimos que a concentração de entrada em uma operação seja a máxima, isto significa que estamos permitindo um desejável reúso com água mais “suja”. Δm = f . (COUT,MAX – CIN,MAX) Com CIN,MAX, ∆C ↓ e f ↑; porém, esta vazão corresponde à de água mais “suja” (CIN,MAX) para o reúso NOVAS CONCENTRAÇÕES DE ENTRADA O Utiliza DFA, objetivo conceitos Diagrama é alcançar de deTecnologia Fontes o mínimo de consumo Pinch Água, (Water é um de procedimento água Pinch) e apara mínima definição algorítmicogeração do efluentes, voltado considerando de de consumo para identificação asmínimo combinações dedeágua oportunidades possíveis limpa entre de as Qualde a heurístico nova ponto vazão água tratada correspondente? realinhamento de correntes correntes hídricas para máximo reúso USO DO DFA Procedimento para Redução de Vazão de Efluentes Aquosos Diagrama de Fontes de Água (DFA) (GOMES, 2002; GOMES et al., 2007) Sistemas com um componente Máximo Reúso DFA Fluxograma de processos Identificar operações que usam água Fluxograma de processos hídricos Balanço Hídrico: dados de vazão de água e concentração de contaminantes (entrada e saída de cada operação) Tabela de oportunidades Passo a passo do DFA ► Ordem crescente de concentrações ► Representação ► Criação de intervalos de operações, incluindo vazões e limites de concentrações Cálculo de carga mássica (∆m) de contaminantes a ser assimilada em cada intervalo, e para cada operação ► Δm = fL . (Cout – Cin) ► Alocar vazão por intervalo de operação, considerando a carga mássica fixa, e de acordo com as fontes de água (internas e externas) disponíveis no intervalo observado f = Δm / (Cout – Cin) ► Caso a vazão disponível de uma fonte não seja suficiente para assimilar o ∆m da operação no intervalo, deve-se então utilizar água de qualidade mais limpa disponível (prioridade), em relação à concentração inicial da operação no intervalo em análise, de acordo com as fontes (internas e externas) disponíveis ► Sempre que possível, utilizar água de fonte de qualidade menos limpa disponível para alocar às operações subsequentes ► ► Elaborar o fluxograma da rede a partir do DFA DFA Tabela de Oportunidades Original Reúso DFA 130,5 t/h (0 ppm) 90 t/h (0 ppm) Exemplo Tabela de Oportunidades Operação Massa de contaminante (kg/h) CIN (ppm) COUT (ppm) Vazão limite (t/h) 1 2 0 100 20 2 5 50 100 100 3 30 50 800 40 4 4 400 800 10 (Wang & Smith, 1994) CIN e COUT Melhor que sejam os máximos DFA – Máximo Reúso Passo 1 Intervalos de concentração: Limites C’ = C’(fea) U C’(fia) = C’ = {0, 50, 100, 400, 800} Concentração (ppm) Fontes internas Fonte externa 0 50 i=1 100 i=2 400 i=3 800 i=4 DFA – Máximo Reúso Passo 1 Intervalos de concentração: Limites C’ = C’(fea) U C’(fia) = C’ = {0, 50, 100, 400, 800} Passo 2 Identificar as operações no DFA: concentrações de entrada e saída Concentração (ppm) Fontes internas Fonte externa Vazão limite (t/h) 0 20 50 100 400 800 1 100 2 40 3 10 4 i=1 i=2 i=3 i=4 DFA – Máximo Reúso Passo 1 Intervalos de concentração: Limites C’ = C’(fea) U C’(fia) = C’ = {0, 50, 100, 400, 800} Passo 2 Identificar as operações no DFA: concentrações de entrada e saída Passo 3 Determinação da quantidade transferida por intervalo: Cproc,ik Cfk Torna-se mais contaminada! Cproc,fk Trocador de massa Operação (k) Cik Corrente de processo Corrente de água Δmk = Gk x (Cproc,ik - Cproc,fk ) = Fk x (Cfk - Cik) m = flim C Torna-se menos contaminada! Concentração (ppm) Fontes internas Fonte externa Vazão limite (t/h) 0 20 50 100 (1) 400 800 (1) 1 (5) 2 100 (2) (12) (16) 3 40 (4) 10 4 i=1 i=2 i=3 i=4 Concentração (ppm) Fontes internas Fonte externa Vazão limite (t/h) 0 20 50 100 (1) 400 800 (1) 1 (5) 2 100 (2) (12) (16) 3 40 (4) 10 4 i=1 i=2 i=3 i=4 DFA – Máximo Reúso Passo 1 Intervalos de concentração: Limites C’ = C’(fea) U C’(fia) = C’ = {0, 50, 100, 400, 800} Passo 2 Identificar as operações no DFA: concentrações de entrada e saída Passo 3 Determinação da quantidade transferida por intervalo: m = flim C Passo 4 Determinação do consumo de fontes de água: f = m/Cint Passo 4 DFA – Máximo Reúso Regras para alocação (vazão) das fontes de água Regra 1: prioridade de uso de uma fonte interna para o intervalo seguinte da mesma operação Evita dividir operação! Regra 2: Uso de fontes externas Fonte externa (0 ppm) quando não houver fonte interna disponível 1 Fontes internas 1 Fontes internas => máximo aproveitamento 2 Regra 3: Priorizar o uso da fonte de 2 água com maior concentração 3 3 4 i=1 i=2 i=3 4 i=4 Passo 4 DFA – Máximo Reúso Regras para alocação (vazão) das fontes de água Regra 1: prioridade de uso de uma fonte interna para o intervalo seguinte da mesma operação Regra 2: Uso de fontes externas quando não houver fonte interna disponível Regra 3: Priorizar o uso da fonte de 1 (1) 2 água com maior concentração 3 (1) (5) (2) (12) Regra 4: Assimilar a quantidade de massa a ser transferida com a fonte utilizada na operação, para cada intervalo (m do respectivo intervalo) 4 Δm = fL . (Cout – Cin) (16) (4) Por exemplo, analisando a operação 3, no intervalo 3: Com 20 t/h desta operação vindos do intervalo anterior Δm = 20 . (400 – 100) = 6.000 g/h 100 Ou seja, 20 t/h só conseguem assimilar 6.000 g/h Mas devem ser assimilados (12.000 g/h) ! 20 50 Então aloca-se esta vazão (20 t/h), que irá assimilar 6.000 g/h, e calcula-se o quanto ainda falta a ser assimilado (Δm remanescente). Neste caso: (12.000 – 6.000) g/h = 6.000 g/h Com o Δm restante, calcula-se a vazão adicional para sua assimilação, considerando a fonte de onde se buscará esta vazão. Neste caso, a 100 ppm (prioridade do reúso). f = Δm / (Cout – Cin) 400 20 20 (12) 40 20 i=3 Assim, a vazão adicional será de 20 t/h, provenientes da operação 1 (ou operação 2), e que será somada à vazão da operação 3 (reúso), totalizando 40 t/h Então, iniciando a aplicação do DFA por intervalo de concentrações Δm = fL . (Cout – Cin) f = Δm / (Cout – Cin) Concentração (ppm) Fontes internas Fonte externa Vazão limite (t/h) 0 20 50 20 (1) 100 20 (1) 50 (5) 20 (2) 400 1 50 2 100 20 3 40 20 (12) 5,7 4 i=1 Priorizar reúso de fonte mais “suja” nas OP’s 40 (16) 5,7 (4) 20 10 Fontes disponíveis 800 i=2 i=3 Obtida com base no Δm restante, após assimilação parcial com 20 t/h i=4 Ұ f t/h a 0 ppm 20 t/h a 50 ppm 40 t/h a 400 ppm 20 t/h a 100 ppm (OP1) (OP1, i=1 → OP1, i=2) (OP3, i=3 → OP3, i=4) 50 t/h a 100 ppm (OP2) 50 t/h a 100 ppm (OP2) Ұ f t/h a 0 ppm 20 t/h a 100 ppm Ұ f t/h a 0 ppm (OP3, i=2 → OP3, i=3) Ұ f t/h a 0 ppm Δm = fL . (Cout – Cin) f = Δm / (Cout – Cin) Concentração (ppm) Fontes internas Fonte externa Vazão limite (t/h) 0 20 50 20 (1) 100 20 (1) 50 (5) 20 (2) 400 800 1 50 2 100 20 3 40 20 (12) 40 (16) 5,7 (4) 20 5,7 10 4 i=1 i=2 i=3 i=4 Concentração (ppm) Fontes internas Fonte externa Vazão limite (t/h) 0 20 50 20 (1) 100 20 (1) 50 (5) 20 (2) 400 800 1 50 2 100 20 3 40 20 (12) 40 (16) 5,7 (4) 20 5,7 10 4 i=1 90 i=2 90 Pinch i=3 i=4 45,7 45,7 44,3 t/h 100 ppm 50 t/h 0 ppm 90 t/h 50 t/h 2 D 100 ppm 100 ppm 20 t/h D 0 ppm 0 ppm M 20 t/h 1 Legal, mas e se eu quisesse usar somente a Operação 2 como fonte de reúso? Poderia?? 5,7 t/h 4 40 t/h 0 ppm 20 t/h 5,7 t/h 100 ppm 50 ppm 800 ppm 40 t/h 3 800 ppm Δm = fL . (Cout – Cin) f = Δm / (Cout – Cin) Concentração (ppm) Fontes internas Fonte externa Vazão limite (t/h) 0 20 50 20 (1) 100 20 (1) 50 (5) 20 (2) 400 800 1 50 2 100 20 3 40 20 (12) 40 (16) 5,7 (4) 20 5,7 10 4 i=1 i=2 i=3 i=4 Outra possibilidade de seleção da fonte de reúso 24,3 t/h 100 ppm 50 t/h 0 ppm 50 t/h 2 D 100 ppm 5,7 t/h 100 ppm 5,7 t/h 4 800 ppm 20 t/h 100 ppm 90 t/h 20 t/h D 0 ppm 40 t/h M 0 ppm 20 t/h 0 ppm 40 t/h 3 50 ppm 800 ppm 20 t/h 1 100 ppm Outra possibilidade de fluxograma Resumo Processo Consumo de Água - 0 ppm (t/h) Original 130,5 Novas Concentrações de Saída 112,5 Com Reúso 90 m constante Muito interessante... DFA - Revisão Fluxograma de processos Identificar operações que usam água Fluxograma de processos hídricos Balanço Hídrico: dados de vazão de água e concentração de contaminantes (entrada e saída de cada operação) Tabela de oportunidades Passo a passo do DFA ► Ordem crescente de concentrações ► Representação ► Criação de intervalos de operações, incluindo vazões e limites de concentrações Cálculo de carga mássica (∆m) de contaminantes a ser assimilada em cada intervalo, e para cada operação ► Δm = fL . (Cout – Cin) ► Alocar vazão por intervalo de operação, considerando a carga mássica fixa, e de acordo com as fontes de água (internas e externas) disponíveis no intervalo observado f = Δm / (Cout – Cin) ► Caso a vazão disponível de uma fonte não seja suficiente para assimilar o ∆m da operação no intervalo, deve-se então utilizar água de qualidade mais limpa disponível (prioridade), em relação à concentração inicial da operação no intervalo em análise, de acordo com as fontes (internas e externas) disponíveis ► Sempre que possível, utilizar água de fonte de qualidade menos limpa disponível para alocar às operações subsequentes ► ► Elaborar o fluxograma da rede a partir do DFA Diagrama de Fontes de Água (DFA) Método para identificação de oportunidades de reúso de águas e efluentes industriais UM CONTAMINANTE Máximo reúso Múltiplas fontes de água Restrição de vazão Perdas inerentes ao processo Regeneração com reúso Regeneração com reciclo MÚLTIPLOS CONTAMINANTES Além de máximo reúso, o DFA considera outras possibilidades para aplicação Agora é com você!!! Exemplo 2 Operação Massa de contaminante (kg/h) CIN (ppm) COUT (ppm) Vazão limite (t/h) 1 6 0 150 40 2 14 100 800 20 3 24 700 1000 80 FONTE DE ÁGUA: 0 ppm Pausa para relaxamento... ... Na forca! Descubra a palavra chave! 5 tentativas !!! Acertou!!! Errou!!! Descubra a palavra chave! F O R Ç A M O T R I Z Descubra a palavra chave! F O R Ç A M O T R I Z