DIAGRAMA DE FONTES DE ÁGUA:DIAGRAMA DE FONTES DE ÁGUA:Ferramenta para Reúso de Efluentes IndustriaisFerramenta para Reúso de Efluentes Industriais

EQE-489 – Engenharia de Processos

2015 / 1

Reinaldo C. Mirre

8/6/2015

INTEGRAÇÃO DE PROCESSOSINTEGRAÇÃO DE PROCESSOS

Prof. Carlos A. G. Perlingeiro

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)

Redes de Transferência de Massa

Diagrama de Fontes de Água (DFA)

Procedimento para sistemas com um contaminante

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

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

PROCESSO QUÍMICO

PROCESSO QUÍMICO

As 4 Sub-tarefas executadas por 4 Sub-Sistemas:

PRODUTOMATÉRIA-PRIMA

Reação Separação Integração Controle

Reação: responsável pela modificação do conjunto de espécies, fazendo aparecer o produto principal.

Controle: responsável pela operação segura e estável do processo.

Integração: responsável pela movimentação de matéria e ajustes de temperatura das correntes.

Separação: responsável pelo ajuste de composição das correntes, separando o produto dos sub-produtos e do excesso de reagentes.

Reação Separação Integração ControleIntegração

Adaptado Prof. Perlingeiro

PROCESSO QUÍMICO

As 4 Sub-tarefas executadas por 4 Sub-Sistemas:

PRODUTOMATÉRIA-PRIMA

Reação Separação Integração ControleReação Separação Integração ControleIntegração

Adaptado Prof. Perlingeiro

Reação Separação

Integração

Controle

Reação Separação

Integração

Controle

Integração

SUB-SISTEMAS TOTALMENTE INTEGRADOS, FORMANDO O PROCESSO

S R M

FLUXOGRAMA EMBRIÃO: é o ponto de partida da geração de um fluxograma de processo.

Restrito às duas primeiras operações de cunho material

Adaptado Prof. Perlingeiro

Reação Separação

Integração

Controle

Reação Separação

Integração

Controle

Integração

SUB-SISTEMAS TOTALMENTE INTEGRADOS, FORMANDO O PROCESSO

S R M

FLUXOGRAMA EMBRIÃO: é o ponto de partida da geração de um fluxograma de processo.

Restrito às duas primeiras operações de cunho material

Adaptado Prof. Perlingeiro

ENGENHARIA DE PROCESSOSÁrea 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.

Síntese

Selecionar os equipamentos e definir o fluxograma do processo, a partir de uma rota química traçada

Análise

Prever e avaliar o desempenho físico e econômico do processo gerado na síntese

PROBLEMA DE PROJETO

DECISÕES SEQUENCIAIS

3 NÍVEIS

TECNOLÓGICAESTRUTURALPARAMÉTRICA

ESTABELECER O MELHOR PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UM

PRODUTO P, DADO UM CONJUNTO DE ESPECIFICAÇÕES ...

Adaptado Prof. Perlingeiro

ENGENHARIA DE PROCESSOS

ANÁLISEROTASQUÍMICAS SÍNTESENECESSIDADE:

PRODUZIR P

ROTA SELECIONADAMATÉRIAS PRIMASESPECIFICAÇÕES

FLUXOGRAMAPROPOSTO OUMODIFICADO

OTIMIZAÇÃOPARAMÉTRICA

DIMENSÕESCALCULADAS

NÍVELPARAMÉTRICO

OTIMIZAÇÃOESTRUTURAL

NOVO

S VA

LORE

SDA

S VA

RIÁV

EIS

FLUXOGRAMAOTIMIZADO

PARAMETRICAMENTE

PROP

OSTA

DE

MOD

IFIC

AÇÃO

DO

FLUX

OGRA

MA

NÍVELESTRUTURAL

OTIMIZAÇÃOTECNOLÓGICA

FLUXOGRAMAOTIMIZADO

ESTRUTURALMENTEPR

OPOS

TA D

E NO

VA R

OTA

NÍVELTECNOLÓGICO

DETALHAMENTOMONTAGEM

FLUXOGRAMA FINAL NECESSIDADEATENDIDA

FLUXOGRAMA DA EXECUÇÃO DA BUSCA EM ÁRVORE DO PROBLEMA DE PROJETOAdaptado Prof. Perlingeiro

Reação Separação

Integração

Controle

Reação Separação

Integração

Controle

Integração

SUB-SISTEMAS TOTALMENTE INTEGRADOS, FORMANDO O PROCESSO

S R M

FLUXOGRAMA EMBRIÃO: é o ponto de partida da geração de um fluxograma de processo.

Restrito às duas primeiras operações de cunho material

Adaptado Prof. Perlingeiro

ENGENHARIA DE PROCESSOSÁrea 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.

Síntese

Selecionar os equipamentos e definir o fluxograma do processo, a partir de uma rota química traçada

Análise

Prever e avaliar o desempenho físico e econômico do processo gerado na síntese

para o projeto de

sistemas de produção integrados,

desde processos individuais

até complexos industriais,

com ênfase especial noenvolve métodos gerais e sistemáticos

uso eficiente de energia

e na redução de efeitos ao meio ambiente.

A Integração de Processos

Combine as palavras e forme uma oração

INTEGRAÇÃO MÁSSICA INTEGRAÇÃO ENERGÉTICA

INTEGRAÇÃO MÁSSICA E ENERGÉTICA

Minimização do uso de água

Otimização no uso de hidrogênio

Abordagem termodinâmica

Abordagem heurística

Abordagem por programação matemática

Síntese de ProcessosSíntese de ProcessosReadaptaçãoReadaptação “ “Retrofit”Retrofit”

Adaptado de TECLIM / UFBA (2003)

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.

Metas da IP

Custo de Investimento

Custo de Energia

Utilização da matéria-prima

Operabilidade(Flexibilidade, Controlabilidade)

Segurança

Emissões

Minimizar Maximizar

Integração de Processose

Uso Racional da Água em Processos Químicos

No meu tempo era melhor!!

Impactos ambientais pelas atividades humanas

Prevenir Prevenir na Fonte!na Fonte!

Fim de

Tubo

Fim de

Tubo

Controle da Poluição Prevenção da Poluição

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

PROCESSO QUÍMICO

- ÁGUA

Lei 9.433/97: Política Nacional de Recursos Hídricos

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

Água na IndústriaMatéria-prima

Uso como fluido auxiliar

Uso para geração de energia

Uso como fluido de aquecimento e/ou resfriamento

Transporte e assimilação de contaminantes

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

PROCESSO QUÍMICO

- ÁGUA

Reúso por inspeção – não garante o máximo aproveitamento do potencial hídrico no processo (máximo reúso)

Preocupação atual com o uso racional dos recursos hídricos

Processos industriais necessitam rever o padrão de consumo hídrico

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

PROCESSO QUÍMICO

- ÁGUA

Reúso por inspeção – não garante o máximo aproveitamento do potencial hídrico no processo (máximo reúso)

Diversas técnicas:

Procedimento algorítmico heurístico

Integração de Processos

Water Pinch Diagrama de Fontes de Água (DFA)

Programação Matemática

Diagrama de Fontes de Água (DFA)Geração simultânea de fluxogramas alternativos de processo – Reúso, Regeneração e Reciclo de correntes aquosas

1. Reduzir o volume de água2. Reduzir o volume do efluente

3. Reduzir a quantidade de contaminantes do efluente

Sem fazer mudanças fundamentais no processo!

Objetivos

Redução do Consumo de Água e da Vazão de Efluentes Aquosos Gerados

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

OPERAÇÃO 1

OPERAÇÃO 2

OPERAÇÃO 3

ÁGUA PRIMÁRIA REJEITO

OPERAÇÃO 1

OPERAÇÃO 2

OPERAÇÃO 3

ÁGUA PRIMÁRIA REJEITOREGENERAÇÃO

OPERAÇÃO 1

OPERAÇÃO 2

OPERAÇÃO 3

ÁGUA PRIMÁRIA REJEITOREGENERAÇÃO

Reúso

Regeneração com Reúso

Regeneração com Reciclo

Síntese de Redes de Transferência de Massa

Necessita de um Necessita de um PROCEDIMENTO SISTEMÁTICOPROCEDIMENTO SISTEMÁTICO para a para a SÍNTESE DA SÍNTESE DA REDE DE ETM (RETM)REDE DE ETM (RETM)

PROBLEMA COMBINATORIAL de encontrar os pares de correntes e a sequência

de equipamentos de TM (ETM)

Minimização de água de processo e efluentes aquosos é um problema típico da

ENGENHARIA DE PROCESSOS

AP pode ser originada na PRÓPRIA PLANTA ou fornecida de FONTE EXTERNA,

como ÁGUA PURA

Em particular, transferir contaminantes das correntes de processo para as de

utilidades (água de processo => AP)

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

TROCADOR DE MASSA

PROCESSO

ÁGUA

fp

fA

Cp,OUTCp,IN

CA,INCA,OUT

Água

Processo

CA, OUTCP, OUT

CA, IN

CP, IN

fP

fA

(CP – CA), em uma dada carga mássica, é a força motriz de transferência de massa

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.

Concentração

Carga mássica

Corrente do processo torna-se menos contaminada

Água torna-se mais contaminada

Concentração

Carga mássica

Água

Processo

fP

fAREDUÇÃO DAVAZÃO DE ÁGUA

AUMENTO DACONCENTRAÇÃO DE SAÍDA

(menos água)

C OUT, MAX

REDUÇÃO DA VAZÃO DE ÁGUA

Mínima vazão ou máxima concentração de saída

Inclinação da reta → inverso da vazão

Base de CálculoMassa de contaminantes transferida para o efluente

aquoso= (vazão de água) * (variação de concentração)

m = F * CUnidades:

g / h = ton / h * ppm

A concentração toma como base a vazão de água, e não a vazão da mistura

NOTA

C = m / FC = m / F

C = m / (Fm + F) C = m / (Fm + F) NÃONÃO

FLUXOGRAMA DO PROCESSO

Identificar os processos que utilizam água

E estabelecer o BALANÇO HÍDRICO

ÁGUA PRIMÁRIA

EFLUENTE

EFLUENTE

Processo Original

OPERAÇÃO 4

OPERAÇÃO 3

OPERAÇÃO 2

OPERAÇÃO 120 t/h

62,5 t/h

40 t/h

8 t/h

130,5 t/h0 ppm

Água tratada

D M

20 t/h

62,5 t/h

40 t/h

8 t/h

100 ppm

80 ppm

750 ppm

500 ppm

130,5 t/h

Efluente aquoso

OPERAÇÃO 4∆m = 4 kg/h

OPERAÇÃO 3∆m = 30 kg/h

OPERAÇÃO 2∆m = 5 kg/h

OPERAÇÃO 1∆m = 2 kg/h

20 t/h

62,5 t/h

40 t/h

8 t/h

130,5 t/h0 ppm

Água tratada

D M

20 t/h

62,5 t/h

40 t/h

8 t/h

100 ppm

80 ppm

750 ppm

500 ppm

130,5 t/h

Efluente aquoso

Processo Original Quantidade de massa transferida

Δm = fL . (Cout – Cin)

OPERAÇÃO 4∆m = 4 kg/h

OPERAÇÃO 3∆m = 30 kg/h

OPERAÇÃO 2∆m = 5 kg/h

OPERAÇÃO 1∆m = 2 kg/h

Água tratada

D M

100 ppm

100 ppm

800 ppm

800 ppm

Efluente aquoso

Novas Concentrações de SaídaValores “Máximos”

(100 ppm)

(80 ppm)

(750 ppm)

(500 ppm)

AGORA PERMITA QUE A CONCENTRAÇÃO DE SAÍDA ATINJA O MÁXIMO

OPERAÇÃO 4∆m = 4 kg/h

OPERAÇÃO 3∆m = 30 kg/h

OPERAÇÃO 2∆m = 5 kg/h

OPERAÇÃO 1∆m = 2 kg/h

Água tratada

D M

100 ppm

100 ppm

800 ppm

800 ppm

Efluente aquoso

Novas Concentrações de SaídaNovas Vazões - m

20 t/h

50 t/h

37,5 t/h

5 t/h

112,5 t/h

20 t/h

50 t/h

37,5 t/h

5 t/h

112,5 t/h

SOLUÇÃOΔm = fL . (Cout – Cin)

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

OPERAÇÃO 4∆m = 4 kg/h

OPERAÇÃO 3∆m = 30 kg/h

OPERAÇÃO 2∆m = 5 kg/h

OPERAÇÃO 1∆m = 2 kg/h

Água tratada

M

100 ppm

100 ppm

800 ppm

800 ppm

Efluente aquoso

Novas Concentrações de EntradaValores “Máximos”

0 ppm

50 ppm

50 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

1

COUT,MAX

2

CIN,MAX

Δm = f . (COUT,MAX – CIN,MAX)

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”.

Com CIN,MAX, ∆C ↓ e f ↑; porém, esta vazão

corresponde à de água mais “suja” (CIN,MAX) para o reúso

NOVAS CONCENTRAÇÕES DE ENTRADA

Qual a nova vazão de água tratada correspondente?

USO DO DFA

O DFA, Diagrama de Fontes de Água, é um procedimento algorítmico-heurístico voltado para identificação de oportunidades

de realinhamento de correntes hídricas para máximo reúso

Utiliza conceitos de Tecnologia Pinch (Water Pinch) para definição do ponto de consumo mínimo de água limpa

O objetivo é alcançar o mínimo consumo de água e a mínima geração de efluentes, considerando as combinações possíveis

entre as correntes

Procedimento para Redução de Vazão de Efluentes Aquosos

Diagrama de Fontes de Água (DFA)

Sistemas com um componente

Máximo Reúso

(GOMES, 2002; GOMES et al., 2007)

DFA

Balanço Hídrico: dados de vazão de água e concentração de contaminantes (entrada e saída de cada operação)

Fluxograma de processos

Identificar operações que usam água Fluxograma de processos hídricos

Tabela de oportunidadesPasso a passo do DFA

► Ordem crescente de concentrações ► Criação de intervalos► Representação 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

► 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

Δm = fL . (Cout – Cin)

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

►

Tabela de Oportunidades

Original

Reúso DFA

130,5 t/h (0 ppm)

90 t/h (0 ppm)

DFA

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

CIN e COUT Melhor que sejam os máximos

Tabela de Oportunidades

(Wang & Smith, 1994)

Exemplo

C’ = C’(fea) U C’(fia) = C’ = {0, 50, 100, 400, 800}

Intervalos de concentração: Limites

DFA – Máximo ReúsoPasso 1

0 50 100 400 800

Concentração (ppm)

Fontes internasFonte externa

i = 1 i = 2 i = 3 i = 4

C’ = C’(fea) U C’(fia) = C’ = {0, 50, 100, 400, 800}

Intervalos de concentração: Limites

DFA – Máximo Reúso

Passo 2Identificar as operações no DFA: concentrações de entrada e saída

Passo 1

20

Vazão limite (t/h)

100

40

10

0 50 100 400 800

Concentração (ppm)

Fontes internasFonte externa

i = 1 i = 2 i = 3 i = 4

1

2

3

4

C’ = C’(fea) U C’(fia) = C’ = {0, 50, 100, 400, 800}

Intervalos de concentração: Limites

DFA – Máximo Reúso

Passo 2Identificar as operações no DFA: concentrações de entrada e saída

Passo 3

Determinação da quantidade transferida por intervalo: m = flim C

Passo 1

Trocador de massa

Operação (k)

Corrente de processo

Corrente de água

Cproc,ik

Cfk Cik

Cproc,fk

Δmk = Gk x (Cproc,ik - Cproc,fk ) = Fk x (Cfk - Cik)

Torna-se menos contaminada!

Torna-se mais contaminada!

20

Vazão limite (t/h)

100

40

10

0 50 100 400 800

Concentração (ppm)

Fontes internasFonte externa

i = 1 i = 2 i = 3 i = 4

1

2

3

4

(1) (1)

(5)

(2) (12)

(4)

(16)

20

Vazão limite (t/h)

100

40

10

0 50 100 400 800

Concentração (ppm)

Fontes internasFonte externa

i = 1 i = 2 i = 3 i = 4

1

2

3

4

(1) (1)

(5)

(2) (12)

(4)

(16)

C’ = C’(fea) U C’(fia) = C’ = {0, 50, 100, 400, 800}

Intervalos de concentração: Limites

DFA – Máximo Reúso

Passo 2Identificar 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 1

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

1

2

3

4

Evita dividir operação!

Regra 2: Uso de fontes externas quando não houver fonte interna disponível

Fontes internas => máximo aproveitamento

Fonte externa (0 ppm) Fontes internas

Regra 3: Priorizar o uso da fonte de água com maior concentração

i = 1 i = 2 i = 3 i = 4

Passo 4

1

2

3

4

DFA – Máximo Reúso

Regra 2: Uso de fontes externas quando não houver fonte interna disponível

Regras para alocação (vazão) das fontes de água

Regra 4: Assimilar a quantidade de massa a ser transferida com a fonte utilizada na operação, para cada intervalo (m do respectivo intervalo)

Regra 1: prioridade de uso de uma fonte interna para o intervalo seguinte da mesma operação

1

2

3

4

(1) (1)

(5)

(2) (12)

(4)

(16)

Regra 3: Priorizar o uso da fonte de água com maior concentração

Δm = fL . (Cout – Cin)

Passo 4

100 400

i = 3

(12)

20

50

20 20 40

20

Δm = 20 . (400 – 100) = 6.000 g/h

Por exemplo, analisando a operação 3, no intervalo 3:

Mas devem ser assimilados (12.000 g/h) !

Com 20 t/h desta operação vindos do intervalo anterior

Ou seja, 20 t/h só conseguem assimilar 6.000 g/h

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).

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

f = Δm / (Cout – Cin)

iniciando a aplicação do DFA por intervalo de

concentrações

Então,

20

Vazão limite (t/h)

100

40

10

0 50 100 400 800

Concentração (ppm)

Fontes internasFonte externa

i = 1 i = 2 i = 3 i = 4

1

2

3

4

(1) (1)

(5)

(2) (12)

(4)

(16)

Δm = fL . (Cout – Cin) f = Δm / (Cout – Cin)

20 20

50 50

20 20 20 40

20

5,7 5,7

Ұ f t/h a 0 ppmFontes disponíveis

Priorizar reúso de fonte mais “suja” nas OP’s

20 t/h a 50 ppm (OP1, i=1 → OP1, i=2)

Ұ f t/h a 0 ppm

20 t/h a 100 ppm (OP1)

50 t/h a 100 ppm (OP2)

20 t/h a 100 ppm (OP3, i=2 → OP3, i=3)Ұ f t/h a 0 ppm

40 t/h a 400 ppm (OP3, i=3 → OP3, i=4)50 t/h a 100 ppm (OP2)

Ұ f t/h a 0 ppm

Obtida com base no Δm restante, após assimilação

parcial com 20 t/h

20

Vazão limite (t/h)

100

40

10

0 50 100 400 800

Concentração (ppm)

Fontes internasFonte externa

i = 1 i = 2 i = 3 i = 4

1

2

3

4

(1) (1)

(5)

(2) (12)

(4)

(16)

Δm = fL . (Cout – Cin) f = Δm / (Cout – Cin)

20 20

50 50

20 20 20 40

20

5,7 5,7

20

Vazão limite (t/h)

100

40

10

0 50 100 400 800

Concentração (ppm)

Fontes internasFonte externa

i = 1 i = 2 i = 3 i = 4

1

2

3

4

(1) (1)

(5)

(2) (12)

(4)

(16)

20 20

50 50

20 20 20 40

20

5,7 5,7

90 90 45,7 45,7 Pinch

2

D M

D 4

3

1

90 t/h

50 t/h 50 t/h 5,7 t/h

40 t/h

20 t/h 20 t/h

40 t/h

5,7 t/h

44,3 t/h

20 t/h

0 ppm

0 ppm

0 ppm

100 ppm

100 ppm

0 ppm 50 ppm

100 ppm

100 ppm

800 ppm

800 ppm

Legal, mas e se eu quisesse usar somente a Operação 2

como fonte de reúso?

Poderia??

20

Vazão limite (t/h)

100

40

10

0 50 100 400 800

Concentração (ppm)

Fontes internasFonte externa

i = 1 i = 2 i = 3 i = 4

1

2

3

4

(1) (1)

(5)

(2) (12)

(4)

(16)

Δm = fL . (Cout – Cin) f = Δm / (Cout – Cin)

20 20

50 50

20 20 20 40

20

5,7 5,7

Outra possibilidade de seleção da fonte de reúso

2

D M

D 4

3

1

90 t/h

50 t/h 50 t/h 5,7 t/h

40 t/h

20 t/h 20 t/h

40 t/h

5,7 t/h

24,3 t/h

20 t/h

0 ppm

0 ppm

0 ppm

100 ppm

100 ppm

0 ppm 50 ppm

100 ppm

100 ppm

800 ppm

800 ppm

20 t/h100 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

Balanço Hídrico: dados de vazão de água e concentração de contaminantes (entrada e saída de cada operação)

Fluxograma de processos

Identificar operações que usam água Fluxograma de processos hídricos

Tabela de oportunidadesPasso a passo do DFA

► Ordem crescente de concentrações ► Criação de intervalos► Representação 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

► 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

Δm = fL . (Cout – Cin)

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

►

Máximo reúso

Restrição de vazão

Múltiplas fontes de água

Perdas inerentes ao processo

Regeneração com reúso

Regeneração com reciclo

UM CONTAMINANTE

MÚLTIPLOS CONTAMINANTES

Além de máximo reúso, o DFA considera outras possibilidades para

aplicação

Diagrama de Fontes de Água (DFA)

Método para identificação de oportunidades de reúso de águas e efluentes industriais

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!

Acertou!!!

Errou!!!

5 tentativas 5 tentativas !!!!!!

Descubra a palavra chave!

F O R Ç A M O T R I Z

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