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UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU

CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

HELENA DEPINÉ

DESSALINIZAÇÃO TÉRMICA DA ÁGUA DO MAR COM RECUPERAÇÃO DOS

SAIS

BLUMENAU

2012

2

HELENA DEPINÉ

DESSALINIZAÇÃO TÉRMICA DA ÁGUA DO MAR COM RECUPERAÇÃO DOS

SAIS

Trabalho apresentado para avaliação na

disciplina de Planejamento e Projetos da

Indústria II do curso de Engenharia

Química do Centro de Ciências

Tecnológicas da Universidade Regional

de Blumenau.

Professor: Atilano Antonio Vegini

Orientador: Laércio Ender

BLUMENAU

2012

4

AGRADECIMENTOS

Aos meus pais Luiz Carlos Depiné e Solange de Moura Einloft Depiné por

todo o apoio e amor dedicados durante todos esses anos.

Aos meus irmãos Dani e Tuti pela compreensão e ajuda prestados em um

momento tão importante de minha vida.

Às minhas queridas “irmãs de verão”, em especial a Kelly por todo o auxílio

prestado.

Aos professores do Departamento de Engenharia Química, em especial aos

professores Dr. Laércio Ender e Dr. Atilano Antonio Vegini pela paciência,

assistência e pelo suporte.

Aos meus amigos e colegas, que sempre me motivaram e estiveram

presentes em todos os momentos importantes.

A todos que contribuíram direta ou indiretamente para a conclusão deste

projeto.

5

RESUMO

A cada dia que passa a água potável se torna um bem mais valioso e raro.

Alternativas para contornar essa triste realidade vem sendo discutidas e aprimoradas

ao longo dos anos. A dessalinização da água do mar é uma dessas alternativas e

por isso vai ser abordada neste projeto, que apresenta como diferencial o tratamento

doas sais presentes na salmoura residual. O projeto foi idealizado para uma unidade

com captação de 10000 m3/dia e se mostrou uma boa alternativa para os países que

sofrem com a escassez. Ele foi concluído com sucesso e dentro do prazo esperado.

Palavras-chave: água do mar, dessalinização térmica.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 01 - Recursos Hídricos da Terra ...................................................................... 6

Figura 02 – Distribuição da Capacidade de Dessalinização no Mundo. ...................... 9

Figura 03 - Maiores Centrais de Dessalinização Térmica do Mundo ........................ 10

Figura 04 - Maiores Centrais de Dessalinização por Membrana do Mundo .............. 10

Figura 05 - Processo de Destilação Solar (SD) ......................................................... 12

Figura 06 - Processo de Destilação por Compressão de Vapor. ............................... 13

Figura 07 - Processo de Destilação Flash de Múltiplos Estágios (MSF) ................... 14

Figura 08 - Destilação de Múltiplos Efeitos (MED) .................................................... 15

Figura 09 - Processo de Osmose Reversa................................................................ 16

Figura 10 - Processo de Eletrodiálise ........................................................................ 17

Figura 11 – Diagrama de Blocos do Tratamento da Água......................................... 30

Figura 12 - Diagrama de blocos da produção de CaSO4 .......................................... 30

Figura 13 - Diagrama de blocos da produção de NaCl ............................................. 31

Figura 14 - Diagrama de blocos da produção de MgSO4 e MgCl2 ............................ 31

Figura 15 - Diagrama de Duhring ............................................................................ 163

Figura 16 - Coeficiente Global de Transferência de Calor....................................... 165

Figura 17 - Coeficiente Global de Transferência de Calor (cont) ............................ 166

Figura 18 - Curva de bomba .................................................................................... 176

Figura 19 - Ficha de segurança do Cloreto de Magnésio ........................................ 178

Figura 20 - Ficha de Segurança do NaCl ................................................................ 179

Figura 21 - Ficha de segurança do Iodeto de Potássio ........................................... 180

Figura 22 - Características Físico-químicas do Sulfato de Cálcio ........................... 181

Figura 24 - Ficha de segurança do Sulfato de Magnésio ........................................ 182

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Distribuição dos Recursos Hídricos Globais............................................... 7

Tabela 2 - Comparação entre as principais tecnologias de dessalinização .............. 23

Tabela 3 - Comparação entre os processos de destilação........................................ 24

Tabela 4 - Cronograma do projeto ............................................................................ 29

Tabela 5 - Resumo das principais características dos evaporadores. ...................... 95

Tabela 6 - Lista de equipamentos ........................................................................... 153

Tabela 7 - Lista de equipamentos (continuação) ..................................................... 154

Tabela 8 - Lista de equipamentos (continuação) ..................................................... 155

Tabela 9 - Lista de Instrumentação ......................................................................... 157

Tabela 10 - Tabela de conversão de °Be para g/L .................................................. 161

Tabela 11 – Diâmetros Nominais ............................................................................ 168

Tabela 12 – Diâmetros Nominais (continuação) ...................................................... 169

Tabela 13 – Diâmetros Nominais (continuação) ...................................................... 170

Tabela 14 - Tabela de velocidades econômicas ..................................................... 172

Tabela 15 - Tabela de Rugosidade Relativa ........................................................... 174

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LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS

° Be – Grau Baume

ε/D – Rugosidade relativa (mm)

ΔP – Perda de carga distribuída (bar)

ΔT – Diferença de temperatura (oC)

ρ – Massa específica (kg/m³)

μ – Viscosidade (kg/m s)

A – Área (m²)

AR – Altura de recalque (m)

AS – Altura de sucção (m)

Cp – Capacidade calorífica (kJ/kgoC)

Cpf – Capacidade calorífica média da corrente fria (kJ/kg °C)

Cpq – Capacidade calorífica média da corrente quente (kJ/kg °C)

D – Diâmetro (m)

Epe – Elevação do ponto de ebulição (°C)

F – Fator de correção para o cálculo dos trocadores de calor

F – Vazão de entrada nos evaporadores (kg/h)

fa – Fator de atrito

h – Entalpia (kJ/kg)

H – Altura manométrica (m.c.a.)

HP – Potência (kW)

Hv – Pressão de vapor (m.c.a.)

H0 – Pressão manométrica local (m.c.a.)

K – Constante de perda de carga

9

L – Comprimento (m)

L1 – Vazão de saída do 1º evaporador (kg/h)



m – Vazão mássica (kg/h)

mf – Vazão mássica da corrente fria (kg/h)

mq – Vazão mássica da corrente quente (kg/h)

NPSH – Net positive suction head (m)

P – Pressão (bar)

Q – Calor (kJ/h)

Q – Vazão volumétrica (kg/m³)

R – Constante universal dos gases (J/mol K)

Re – Reynolds

S – Alimentação de vapor saturado (kg/h)

T – Temperatura (°C)

Tq,e – Temperatura da corrente quente que entra (°C)

Tq,s – Temperatura da corrente quente que sai (°C)

Tf,e – Temperatura da corrente fria que entra (°C)

Tf,s – Temperatura da corrente fria que sai (°C)

U – Coeficiente global de transferência de calor (W/m².oC)

v – Velocidade (m/s)

V – Volume (m³)

V1 – Vazão volumétrica de vapor produzido no 1º efeito (kg/h)



10

x – Fração mássica

11

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 4

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................... 6

2.1 CENÁRIO CRÍTICO DA DISPONIBILIDADE DE ÁGUA POTÁVEL ..................... 6

2.2 DESSALINIZAÇÃO DA ÁGUA DO MAR ............................................................... 8

2.3 TIPOS DE DESSALINIZAÇÃO ........................................................................... 10

2.3.1 Dessalinização Térmica .................................................................................... 11

2.3.1.1 Destilação Solar (SD) ................................................................................. 11

2.3.1.2 Compressão de Vapor (MVC) .................................................................... 12

2.3.1.3 Destilação Flash de Múltiplos Estágios (MSF) ........................................... 13

2.3.1.4 Destilação de Múltiplos Efeitos (MED) ....................................................... 14

2.3.2 Dessalinização através de membranas ............................................................ 15

2.3.2.1 Osmose Reversa ........................................................................................ 15

2.3.2.2 Eletrodiálise ................................................................................................ 16

2.4 IMPACTOS AMBIENTAIS PROVENIENTES DOS PROCESSOS DE

DESSALINIZAÇÃO ................................................................................................... 17

2.5 COMPARAÇÃO ENTRE AS TECNOLOGIAS DE DESSALINIZAÇÃO............... 19

2.5.1 Salinidade inicial e final da água ....................................................................... 19

2.5.2 Capacidade de Produção.................................................................................. 20

2.5.3 Temperatura e Pressão de Operação ............................................................... 20

2.5.4 Fontes de energia ............................................................................................. 21

2.5.5 Perspectivas de melhorias ................................................................................ 21

2.5.6 Resumo comparativo ........................................................................................ 23

2.6 ESCOLHA DO PROCESSO ADEQUADO .......................................................... 24

12

3 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 26

4 O PROJETO......................................................................................................... 27

4.1 DESCRIÇÃO DO PROJETO .............................................................................. 27

4.2 CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO....................................................................... 28

4.3 CAPACIDADE DE PRODUÇÃO ......................................................................... 29

4.4 DIAGRAMA DE BLOCOS ................................................................................... 30

4.5 FLUXOGRAMA DE PROCESSO ........................................................................ 32

4.6 BALANÇO DE MASSA E ENERGIA ................................................................... 32

4.7 TUBULAÇÃO E INSTRUMENTAÇÃO ................................................................ 32

4.8 LISTA DE EQUIPAMENTOS .............................................................................. 32

4.9 LISTA DE INSTRUMENTAÇÃO E UTILIDADES ................................................ 33

4.10 LAYOUT ............................................................................................................ 33

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 34

MEMORIAL DE CÁLCULO ...................................................................................... 37

ANEXOS .................................................................................................................142

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1 INTRODUÇÃO

A água é um recurso indispensável a qualquer ser vivo no planeta, seja este

animal ou vegetal. No corpo humano ela é responsável pelo transporte de vitaminas,

proteínas, carboidratos e sais minerais, regula a temperatura do corpo através do

suor, carrega as toxinas para fora do corpo através da urina, entre outros. Devido a

liberação de parte dessa água pelo organismo, é recomendado que durante o dia

seja ingerida uma quantidade razoável da mesma.

O grande problema é que esse não é um recurso disponível a todos. Apenas

2,5% da água do planeta é doce, sendo que destes 2,2% se encontram em lençóis

freáticos, geleiras, calotas polares, entre outros. Dessa forma, uma boa parte da

população mundial sofre com a falta de água.

Uma alternativa para este problema é o tratamento da água do mar, de modo

que esta se encontra em abundância em todas as regiões do planeta. Esse

tratamento, conhecido como dessalinização da água do mar, pode ser realizado de

duas formas: através do aumento de temperatura ou utilização de membranas.

Os cálculos e justificativas da escolha do processo utilizado serão

apresentados mais adiante.

O objetivo geral deste projeto é o planejamento de uma indústria de

dessalinização térmica da água do mar, com recuperação do sal. Os objetivos

específicos que auxiliarão neste estudo são:

Revisão da literatura;

Desenvolvimento do diagrama de blocos do processo e definição das etapas;

Descrição do fluxograma de processo;

Determinação das capacidades;

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Revisão e descrição da metodologia necessária para a realização dos

balanço de massa e energia;

Realização dos balanços de massa e energia;

Desenvolvimento do diagrama de tubulações e layout.

6

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 CENÁRIO CRÍTICO DA DISPONIBILIDADE DE ÁGUA POTÁVEL

Estima-se que a água ocupa cerca de 75% da superfície terrestre. Porém,

97,5% desta apresenta salinidade superior a 3% em massa, impedindo sua

utilização para consumo humano e, inclusive, nos setores agrícola e industrial. Dos

2,5% restantes, 68,9% se apresenta na forma de gelo e neve em regiões

montanhosas e polares, 29,9% correspondem às águas subterrâneas, 0,9%

representa a umidade do solo e apenas 0,3% representam a água disponível em rios

e lagos (Figura 1). (SANTOS, 2005)

Figura 01 - Recursos Hídricos da Terra Fonte: Santos (2005)

Além de escassa, a água doce disponível possui uma distribuição bastante

irregular na superfície terrestre, de forma a existirem regiões com baixa população e

recursos hídricos abundantes, enquanto que em outras regiões são necessárias de

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3 a 4 horas diárias para obter-se água potável. Essa realidade pode ser observada

na Tabela 1. (SANTOS, 2005).

Tabela 1 - Distribuição dos Recursos Hídricos Globais

Fonte: Santos (2005)

Nota-se que 53,5% dos recursos hídricos disponíveis estão presentes em

apenas 6 países (Brasil, Canadá, China, Estados Unidos, Indonésia e Rússia),

enquanto a África conta com menos de 10% desses recursos, sendo que Líbia e

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Egito se destacam pela baixíssima quantidade de água disponível por habitante por

ano. (SANTOS, 2005).

Mesmo com a grande disponibilidade, os países acima citados não estão

imunes à crise da água. A agricultura consome 75% da água doce disponível no

planeta e esse número só tende a aumentar com o crescimento desenfreado da

população. Estima-se que de 550 cidades atingirão a marca de 1 milhão de

habitantes até 2020, aumentando o consumo e, consequentemente a poluição de

rios e afluentes (SOUZA, 2002). Cerca de 1500 km³ de águas residuais são

descartadas em rios, lagos e afluentes em geral diariamente, contaminando 12.000

km³ de água potável e pondo em risco a saúde da população que depende dos

mesmos. As águas de rios normalmente são utilizadas entre a nascente e o mar, o

que limita drasticamente o desenvolvimento da região se esta água não receber o

tratamento adequado. (SANTOS, 2005)

Calcula-se que atualmente 1,4 bilhões de pessoas não possuem acesso a

água própria para consumo e que esse número deve alcançar a casa dos 2,5

bilhões nos próximos 25 anos.

2.2 DESSALINIZAÇÃO DA ÁGUA DO MAR

A dessalinização é uma alternativa para o tratamento da água do mar. Parte

da água salgada na terra é transformada em vapor através da energia solar,

formando nuvens que se precipitam como água potável através das chuvas.

(SOUZA, 2006).

A dessalinização passou a ser utilizada em embarcações no século XVI e em

terra a partir do século XVIII. Porém, foi a partir da década de 40 — durante a 2ª

Guerra Mundial —que ela passou a receber mais atenção. Até a década de 60,

9

unidades de dessalinização com capacidade para até 8.000 m3 baseadas em

processos térmicos foram instaladas ao redor do mundo e, a partir de 1970, os

processos de osmose reversa começaram a ser empregados. (SOUZA, 2006)

A quantidade de água dessalinizada ao redor do mundo atualmente é de 62,5

milhões de m³/dia, sendo que os países líderes neste processo são demonstrados

na Figura 2 (PAGAIME, 2011).

Figura 02 – Distribuição da Capacidade de Dessalinização no Mundo. Fonte: Pagaime (2011)

Em grandes unidades dessalinizadoras são utilizados os processos de

destilação, enquanto que em unidades menores são utilizadas as membranas. As

Figuras 3 e 4 mostram as maiores unidades de dessalinização atuais, por destilação

e membranas, respectivamente (PAGAIME, 2011).

10

Figura 03 - Maiores Centrais de Dessalinização Térmica do Mundo Fonte: Pagaime (2011)

Figura 04 - Maiores Centrais de Dessalinização por Membrana do Mundo Fonte: Pagaime (2011)

2.3 TIPOS DE DESSALINIZAÇÃO

Os processos de dessalinização podem ser divididos em 2 grupos principais:

dessalinização térmica e utilização de membranas.

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2.3.1 Dessalinização Térmica

O processo de dessalinização térmica foi o primeiro processo de

dessalinização a ser realizado em larga escala comercial e representa uma grande

parcela da capacidade mundial de dessalinização.

Esta técnica utiliza o princípio da destilação, no qual o vapor é gerado devido

à elevação de temperatura do sistema até a temperatura de ebulição da água e

posteriormente condensado pelo resfriamento do mesmo. Os principais processos

são: Destilação Solar (SD), Compressão de Vapor (MVC), Destilação Flash de

Múltiplos Estágios (MSF) e Destilação de Múltiplos Efeitos (MED).

2.3.1.1 Destilação solar (SD)

Os destiladores solares reproduzem o ciclo hidrológico natural em escala

reduzida. Nesse processo, a luz solar entra no dispositivo através de um vidro ou

plástico inclinado e aquece um recipiente com água salgada. O recipiente

geralmente é preto para absorver mais calor. A água quente evapora e então

condensa nos painéis de vidro frios. As gotículas então condensadas escorrem pelo

vidro inclinado e são coletadas para uso (MILLER, 2003).

12

.

Figura 05 - Processo de Destilação Solar (SD) Fonte: Santos (2005)

Este método é ideal para regiões isoladas do planeta, pois é simples de

operar e utiliza a luz solar como fonte de energia. O maior problema desse processo

é a baixa capacidade de produção. (SANTOS, 2005)

2.3.1.2 Compressão de Vapor (MVC)

No processo de dessalinização por compressão de vapor a água bruta é pré-

aquecida em um trocador de calor que utiliza a água dessalinizada e a salmoura

para a troca térmica. O compressor cria vácuo no recipiente e comprime o vapor

gerado, após passar por um eliminador de gotas. Logo após ele é condensado

dentro de um grupo de tubos e transfere calor latente para a água marinha que ferve

parcialmente, produzindo mais vapor. O calor de condensação é responsável pela

repetição sucessiva do ciclo de evaporação-condensação, que permite a

13

continuação do processo. A Figura 6 apresenta o esquema simplificado do

processo. (SANTOS, 2005)

Figura 06 - Processo de Destilação por Compressão de Vapor. Fonte: Santos (2005)

2.3.1.3 Destilação Flash de Múltiplos Estágios (MSF)

Neste processo a água marinha é aquecida em um recipiente denominado

aquecedor de água salina e então segue para outro recipiente denominado o

estágio, onde sofre uma brusca redução da sua pressão fazendo com que esta ferva

rapidamente. Geralmente, apenas uma pequena parcela da água evapora, o resto

continuará a evaporar apenas até o resfriamento da mesma. O vapor gerado é

condensado em cada estágio, transformando-se em água doce. (SOUZA, 2006)

A evaporação nos sistemas ocorre sob a ação de um pequeno vácuo no

primeiro efeito e este vai aumentando, a fim de garantir a evaporação sucessiva

através da diferença de pressão. No último efeito se trabalha com um vácuo

bastante alto. (SANTOS, 2005)

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Tipicamente uma planta MSF pode conter de 4 a 40 estágios e trabalhar a

altas temperaturas, de 90 a 120°C. (SOUZA, 2002)

Figura 07 - Processo de Destilação Flash de Múltiplos Estágios (MSF) Fonte: Santos (2005)

2.3.1.4 Destilação de Múltiplos Efeitos (MED)

Na destilação múltiplos efeitos (MED), a água do mar pré-aquecida entra no

primeiro evaporador (chamado efeito), onde terá sua temperatura elevada até a

temperatura de ebulição. O vapor gerado será utilizado para aquecer de forma

indireta a água no segundo efeito e assim sucessivamente, sendo que o vapor do

último efeito será utilizado para pré-aquecer a água bruta — que entrará no primeiro

efeito. Assim como no processo MSF, é utilizado vácuo para reduzir a temperatura

de ebulição da água. O vapor condensado é captado, tratado e comercializado como

água doce. (SOUZA, 2006)

Note-se que apenas uma parcela da água é evaporada no primeiro efeito. A

água remanescente é enviada para o segundo efeito, onde novamente é aquecida e

parcialmente evaporada e assim sucessivamente. Nas grandes plantas MED, utiliza-

15

se de 8 a 16 evaporadores e, a temperatura do primeiro efeito das plantas mais

recentes usualmente é de 70°C. (SOUZA, 2002)

Figura 08 - Destilação de Múltiplos Efeitos (MED) Fonte: Santos (2005)

2.3.2 Dessalinização através de membranas

2.3.2.1 Osmose Reversa

O princípio da osmose é o solvente passar através de uma membrana do

meio menos concentrado para o mais concentrado. Já na osmose reversa ocorre o

oposto, devido à aplicação de pressão no meio mais concentrado a água passa para

o meio diluído, produzindo água doce e deixando como resíduo um meio altamente

concentrado e sob pressão.

Na prática, a água do mar é submetida a uma pressão superior a sua pressão

osmótica contra uma membrana semipermeável, de forma que passe apenas a água

livre de sais. Este processo requer um pré-tratamento a fim de retirar elementos em

16

suspensão e organismos da água, minimizando dessa forma o entupimento das

membranas. (SANTOS, 2005)

Figura 09 - Processo de Osmose Reversa Fonte: Santos (2005)

2.3.2.2 Eletrodiálise

Na eletrodiálise, dois eletrodos são ligados a uma fonte de energia externa,

que transportam energia elétrica através da solução, de forma que os íons tendam a

migrar para o eletrodo de carga oposta. Para isso, deve haver uma membrana entre

eles que permita a passagem dos íons (cátions ou ânions). Essas membranas são

arrumadas de forma alternada (membrana seletiva de cátions seguida de membrana

seletiva de ânions). (SOUZA, 2006)

17

Figura 10 - Processo de Eletrodiálise Fonte: Santos (2005)

2.4 IMPACTOS AMBIENTAIS PROVENIENTES DOS PROCESSOS DE

DESSALINIZAÇÃO

Dois aspectos devem ser observados no processo de dessalinização de água

marinha, quando se trata se sustentabilidade: consumo de energia e rejeitos de

processo (produtos químicos, sais, entre outros).

Os processos de destilação (MED e MSF) possuem uma emissão gasosa

considerável devido à utilização de vapor saturado. Porém, mesmo os processos

que operam basicamente por energia elétrica (MVC, RO e ED), de forma indireta

também consomem combustíveis, uma vez que em regiões onde se faz necessária a

dessalinização, a geração de energia elétrica acontece através de centrais

termelétricas. (SANTOS, 2005)

18

Algumas alternativas já são estudadas com o objetivo de minimizar essas

emissões em Unidades MSF e MED. Entre elas a utilização de painéis solares para

aquecimento da água marinha se destaca devido aos inúmeros resultados positivos

já obtidos.

Além disso, algumas configurações MED estão sendo utilizadas com o intuito

de aumentar a eficiência do processo. Alguns dos equipamentos que podem ser

acoplados a essa tecnologia são o Termocompressor (MED - TVC), Compressor

Mecânico (MED – MVC) e Bomba de Calor por Absorção (MED – AHP). (SANTOS,

2005)

O segundo aspecto observado, resíduos do processo, possui um impacto

ambiental considerável. Em todas as tecnologias de dessalinização, apenas uma

parcela da água é evaporada, de forma que a salmoura é devolvida à natureza com

uma concentração de sais muito maior que a água bruta. Além disso, parte dos

aditivos químicos utilizados para controle da corrosão também são despejados no

mar.

No caso dos processos térmicos, além dos problemas acima citados, a

salmoura também é devolvida ao mar com uma temperatura superior à da água

bruta, o que, em ambos os casos, causa um desequilíbrio na fauna e flora marinha.

No Brasil, a Companhia de Desenvolvimento dos Vales do São Francisco e

do Parnaíba (CODEVASF) e a Companhia Pernambucana de Saneamento

(COMPESA), utilizam a salmoura em três processos: separação quantitativa, criação

de tilápias e irrigação da planta atriplex, uma planta forrageira com capacidade de

retirar o sal do solo. (SANTOS, 2005)

19

Devido aos problemas citados acima, este projeto irá abordar o tratamento

dos sais presentes na salmoura para comercialização, o que, além de minimizar os

problemas ambientais, acresce consideravelmente o faturamento da empresa.

2.5 COMPARAÇÃO ENTRE AS TECNOLOGIAS DE DESSALINIZAÇÃO

Em Santos (2005) é feita uma comparação entre as principais tecnologias de

dessalinização, que será abordada neste tópico.

2.5.1 Salinidade inicial e final da água

Os processos de destilação são os mais indicados para o tratamento da água

do mar, uma vez que o consumo de energia independe da salinidade da água bruta,

com a vantagem de produzir uma água doce de alta qualidade, podendo conter

salinidades inferiores a 10 ppm.

A Osmose Reversa também é muito utilizada para a produção de água doce

através da água marinha, porém quanto maior a salinidade maior o consumo de

energia para obter água com a mesma qualidade. Este processo pode alcançar uma

salinidade próxima a dos processos de destilação (inferior a 50 ppm), porém devem

ser utilizados de dois a três passos para isso. Caso contrário a água produzida pode

possuir valores de salinidade na casa de 500 ppm.

Já Eletrodiálise é recomendada para tratamento de água salobra ou residual e

pode alcançar salinidades semelhantes a da Osmse Reversa.

20

2.5.2 Capacidade de Produção

Atualmente as Unidades MSF são as que possuem as maiores capacidades

de produção, podendo chegar a 75.000 m³/dia, porém este processo pode ser

utilizado em escalas bastante inferiores, chegando a uma produção de 2.400 m³/dia.

As menores capacidades de dessalinização térmica são atingidas nas unidades de

MED – TVC com 100 m³/dia, sendo que o processo MED pode atingir até 20.000

m³/dia.

Os processos elétricos são os que possuem as menores capacidades de

dessalinização atingindo 1 m³/dia para ED e RO e 10 m³/dia para MVC. Porém nas

unidades RO e ED são atingidas capacidades de 10.000 m³/dia e 12.000 m³/dia

respectivamente, enquanto que nas MVC não se produz mais que 2.500 m³/dia.

Outro fator a ser analisado é a área ocupada pela unidade de produção, o que

pode ser a diferença entre uma unidade de grande porte ou um conjunto de

unidades de pequeno porte. Os processos elétricos geralmente são os que ocupam

menor área em relação aos térmicos e, em relação ao MSF, a unidade MED também

é mais compacta.

2.5.3 Temperatura e Pressão de Operação

Nos processos sem mudança de fase como RO e ED, a separação ocorre na

temperatura da água bruta, sendo que no caso da ED a pressão de operação é a

atmosférica enquanto que na RO as pressões podem chegar a 80 bar, como ocorre

com as unidades operando no Oriente Médio, onde a água do mar possui alta

salinidade.

21

Nas unidades MED e MVC deve-se tomar cuidado com temperaturas

superiores a 75°C devido ao risco de corrosão, que pode ocorrer em função do

contato direto da salmoura com os tubos onde ocorre a transferência de calor. Já

nas unidades MSF, onde a evaporação acontece por flash, o risco de corrosão é

menor de forma que a temperatura no primeiro estágio pode alcançar 120 °C.

A pressão nas unidades MSF e MED pode variar desde a pressão de

saturação do primeiro estágio ou efeito até a pressão de saturação a temperatura

ambiente no último. Já nas unidades MVC o compressor eleva a pressão do vapor

em 0,2 bar acima da pressão de evaporação.

2.5.4 Fontes de energia

No Brasil, onde prevalece a produção de energia por hidrelétricas, a maior

parte da água dessalinizada é produzida no sertão a partir de água salobra e pelo

processo de Osmose Reversa, sendo alimentada por energia elétrica da rede.

Ao contrário do que acontece no Brasil, a dessalinização é muito mais comum

em países com fraquíssimos recursos hídricos, como no Oriente Médio, onde

predomina a dessalinização térmica da água do mar utilizando o calor residual de

plantas de geração de energia elétrica.

2.5.5 Perspectivas de melhorias

No processo RO muitos progressos vêm ocorrendo nos últimos anos. Talvez

um dos mais significativos tenha sido a inclusão de sistemas de recuperação de

energia através de turbinas hidráulicas, que reduziram em mais de 35% o consumo

22

de energia das bombas de alta pressão. Outro avanço que vale ressaltar diz

respeito ao desenvolvimento de novos materiais para produção membranas.

Além disso, nos últimos anos foi estudada a possibilidade de substituir as

pressões exercidas por bombas por pressão hidrostática. Esta técnica foi

denominada “Hydroculture” e consiste em deslocar a unidade dessalinizadora para o

fundo do mar, para aproveitar a pressão hidrostática. Um pequeno protótipo foi

construído em 1999 e possui capacidade de 12 m³/dia. Ele está localizado a 600

metros de profundidade e já proporcionou uma redução do consumo energético de

50% em relação a uma unidade RO convencional.

Nas unidades MVC a única possibilidade que vem sendo estudada é ampliar

sua capacidade através do acoplamento de evaporadores múltiplos efeitos (MED –

MVC), porém como não existe no mercado um compressor volumétrico de vapor de

baixa pressão e com vazão suficiente, podem ser utilizados no máximo 3

evaporadores. Para um número maior de efeitos é necessário um conjunto de

compressores.

O último avanço da tecnologia MSF foi publicado em setembro de 2003 e

consiste em reduzir a temperatura do condensado de 114,9 para 51,75 °C. Esta

redução foi possível graças à utilização de um trocador de calor para reaquecer

parte do recirculado, aumentando a eficiência do processo. Dois dos principais

resultados obtidos foram a redução de 6% do consumo de vapor e de 2% de energia

primária.

A tecnologia MED é a que vem sofrendo os maiores avanços nos últimos

anos. Além de mais compacta, flexível e consumir menos eletricidade e vapor em

relação à MSF, a tecnologia MED apresenta grandes expectativas no que diz

respeito à redução do consumo específico de energia.

23

Entre as tecnologias em estudo, a última tendência é o acoplamento ao MED

de bombas de calor por absorção, alimentadas por vapor de baixa pressão, gases

de exaustão ou água quente (MED – AHP). Acredita-se que esta tecnologia seja

ideal para a utilização de energia solar na dessalinização, através de coletores e

concentradores solares para alimentar com água quente o gerador da bomba de

calor por absorção.

2.5.6 Resumo comparativo

A Tabela 2 apresenta um resumo comparativo das tecnologias discutidas acima.

Tabela 2 - Comparação entre as principais tecnologias de dessalinização

PARÂMETRO RO MVC MSF MED

Tipo de energia predominante Elétrica Elétrica Térmica Térmica

Consumo elétrico (kWh/m³) 3 - 12 8 - 14 3 - 6 1 - 2,5

Consumo térmico entálpico

(kWh/m³) --- --- 55 - 120 25 – 120

GOR (kgproduto/kgvapor) --- --- 8 - 12 6 – 21

Salinidade da água doce < 500 < 50 < 50 < 50

Capacidade de produção por

unidade (m³/dia)

<

10.000

10 -

2.500

2.400 -

75.000

100 -

20.000

Custo de instalação médio alto alto alto –

médio

Fonte: Santos (2005)

A Tabela 3 é apresentada por Ferreira (2008) e compara os processos de

destilação. Apesar de apresentar algumas divergências em relação à Tabela 2, a

informação de interesse na mesma é a recuperação de água de alimentação em

relação à entrada.

24

Tabela 3 - Comparação entre os processos de destilação

PROPRIEDADES MSF MED VC

Capacidade de produção

(m³/dia) 4.000 - 57.000 2.000 - 20.000 <3.000

Qualidade da água

produzida (mg/L TDS) < 10 < 10

< 10 ( < 2, em alguns

casos)

Pré-tratamento Uso mínimo Uso mínimo Uso mínimo requerido

Custo Alto Alto < MED e MSF

Uso energético Elevado Elevado < MED e MSF

Recuperação água de

alimentação/produzida

10 - 50% (para

unidades modernas) 40 - 65% 50%

Operação

Pode ser combinado

com outros

processos; Alto

nível de

conhecimento

técnico; Não pode

operar abaixo de 70

- 80% de sua

capacidade.

Pode ser combinado

com outros

processos; É cara

para construir e

operar; Pode

corroer; A água

deve ser resfriada

antes do uso final.

Custo razoável e

operação simples e

confiável; Start up

difícil; Requer caros

compressores de vapor.

Fonte: Ferreira (2008)

2.6 ESCOLHA DO PROCESSO ADEQUADO

Como o projeto aborda a recuperação de sais e a água bruta possui alta

salinidade, o processo de dessalinização utilizado deve operar sem pré-tratamento

da água bruta (o que elimina os processos com membrana) e deve operar em altos

teores de salinidade (o que novamente elimina as membranas). No projeto foi

considerada uma alimentação de 10.000 m³/dia, possibilitando a utilização apenas

de MSF ou MED.

Entre as inúmeras vantagens que o processo MED possui sobre o MSF

(menor área, menor consumo energético e maiores perspectivas de

desenvolvimento, por exemplo), a recuperação de água do processo MED é

25

bastante superior ao MSF, o que minimiza a área da Placa de Evaporação

necessária na recuperação dos sais, aumentando desta forma sua eficiência.

26

3 CONCLUSÃO

A dessalinização da água do mar se mostra como a melhor alternativa para a

falta de água doce potável em boa parte do planeta. Entretanto, avanços nessa

tecnologia ainda são indispensáveis para sua consolidação no mercado.

O planejamento de uma empresa de dessalinização térmica por evaporadores

múltiplos efeitos com recuperação dos sais é bastante complexo, e quaisquer

alterações nos parâmetros utilizados pode causar drásticas mudanças no projeto.

Além disso, este depende diretamente da concentração de sais e da composição da

água do mar, o que pode apresentar uma grande variação dependendo da região

em que a unidade é instalada.

O objetivo geral do projeto, planejar uma indústria de dessalinização térmica

da água do mar com recuperação dos sais foi atingido com sucesso, apesar das

dificuldades para levantar informações técnicas sobre o tema.

Por fim, muitos conceitos aplicados nesse projeto e a integralização destes

foram de extrema importância para o seu bom desenvolvimento. Desta forma, torna-

se evidente a importância do conhecimento em diversas áreas.

27

4 O PROJETO

Este capítulo descreverá o projeto e as etapas necessárias para o

planejamento do mesmo.

4.1 DESCRIÇÃO DO PROJETO

O principal objetivo do presente projeto é dimensionar uma empresa de

dessalinização térmica da água do mar com recuperação dos sais. A capacidade

nominal do projeto é de 10000 m³/dia, que resultam num faturamento anual de R$

426.625.200,00.

Diariamente, serão captados e tratados 10.000 m³ de água marinha, com uma

concentração de aproximadamente 3,95 °Be, que serão peneirados para eliminação

de sólidos suspensos com diâmetro superior a 2 mm. A água então passa por dois

trocadores de calor com o objetivo de ser pré-aquecida antes de entrar nos

evaporadores múltiplos-efeitos. A corrente quente dos trocadores de calor são

provenientes da geração de vapor nos evaporadores. Após a evaporação, a água

recuperada passa por uma adição de sais e posterior desinfecção para então ser

disponibilizada na rede. A salmoura segue então para a 1ª Placa de Evaporação até

atingir a concentração desejada. O sal cristalizado é lavado com água saturada,

centrifugado, moído e enviado para a comercialização. Vale ressaltar que após a

centrífuga seria ideal utilizar um secador, para que o sal atingisse a umidade

desejada. Entretanto, este não será dimensionado no projeto.

Na 2ª e 3ª Placas o procedimento é o mesmo, porém na 2ª é adicionado KI no

processo, para então ser comercializado. Como a cristalização do CaSO4 ocorre

entre 16 e 25 °Be, na 1ª placa de evaporação a água será concentrada até 25,

28

enquanto que na 2ª Placa a solução será concentrada até 29 °Be, pois a faixa de

cristalização do NaCl é de 25 a 29 °Be. A última Placa deveria ser concentrada até

34°Be, uma vez que a faixa de cristalização do MgSO4 e do MgCl2 varia entre 29 e

34 °Be, porém como a Tabela de conversão de °Be para g/L (Anexo G) só apresenta

valores até 31 °Be, este será utilizado.

A captação de água e tratamento da mesma são contínuos, porém como o

tratamento de sais tem uma dependência direta com a energia solar, considerou-se

que este trabalha 12 horas por dia.

Para suprir esta demanda, a captação de água será realizada utilizando-se 3

bombas centrífugas de aproximadamente 140 m³/h. A água do mar segue para

quatro conjuntos de 3 evaporadores de cerca de 360 m² de área de troca térmica

cada. Já para a cristalização do sal, são utilizadas 3 placas solares, de

aproximadamente, 5000 m² para o MgCl2 e MgSO4, 16000 m² para o NaCl e 113000

m² para o CaSO4. Para uma captação de 10000 m³/h de água do mar, são utilizadas

cerca de 30 t de vapor no total deste processo.

Alguns dos cálculos foram realizados pelo software MathCad. Uma vez que

este trabalha com o idioma inglês, o ponto que aparece em alguns resultados deve

ser interpretado como vírgula, representando um número decimal.

4.2 CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO

Este projeto foi iniciado em julho/2011 e finalizado em junho/2012. Para o

desenvolvimento das etapas do mesmo e para melhor organização do aluno, foram

definidos prazos para a realização de cada etapa do projeto. O cumprimento dos

prazos e a realização de cada uma das etapas são de grande importância para o

bom desenvolvimento do projeto.

29

Tabela 4 - Cronograma do projeto

Etapas 2011 2012

Jul Ago Set Out Nov Dez Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul

Escolha do tema X X X

Revisão

bibliográfica X X X X X X X X X X X

Diagrama de

blocos X X X X X X X

Definição das

etapas X X X X X X X

Determinação

das capacidades X X X X X X

Balanço de

massa X X X X X X X X

Entrega do pré-

projeto X

Balanço de

energia X X X X

Fluxograma do

processo X X X X X

Dimensionamento

dos

equipamentos

X X X

Dimensionamento

das tubulações,

instrumentação

X X

Definição das

utilidades X X

Layout X X

Entrega do TCC X

Apresentação do

TCC X

Fonte: Elaboração própria

4.3 CAPACIDADE DE PRODUÇÃO

A capacidade de produção nominal foi calculada com base no preço de venda

do produto e faturamento anual. Além disso, foram consideradas as horas

trabalhadas para verificação se a capacidade de produção diária encontrava-se

dentro dos limites normais. Estes cálculos podem ser observados no apêndice.

30

4.4 DIAGRAMA DE BLOCOS

Devido ao tamanho do Diagrama de blocos, este será separado em quatro

figuras que contém: o tratamento da água, produção do CaSO4, produção do NaCl e

produção de MgSO4 e MgCl2, respectivamente.

Figura 11 – Diagrama de Blocos do Tratamento da Água Fonte: Elaboração própria

Figura 12 - Diagrama de blocos da produção de CaSO4 Fonte: Elaboração própria

31

Figura 13 - Diagrama de blocos da produção de NaCl Fonte: Elaboração própria

Figura 14 - Diagrama de blocos da produção de MgSO4 e MgCl2 Fonte: Elaboração própria

32

4.5 FLUXOGRAMA DE PROCESSO

O fluxograma de processo apresenta detalhadamente as etapas necessárias

para a execução do projeto, bem todos os equipamentos envolvidos em cada uma.

As correntes do fluxograma serão utilizadas como base para o balanço de massa e

energia.

4.6 BALANÇO DE MASSA E ENERGIA

O balanço de massa foi primeiramente realizado com base no diagrama de

blocos. Em seguida, definido o fluxograma de processo, o balanço foi revisado e

concluído. A partir do balanço de massa e do fluxograma, foi possível realizar o

balanço de energia, para a determinação da quantidade de utilidades necessárias e

dimensionamento dos equipamentos.

4.7 TUBULAÇÃO E INSTRUMENTAÇÃO

O diagrama de tubulação e instrumentação foi realizado apenas para a

primeira parte do processo, que corresponde as correntes 10, 20, 30 e 100.

Conforme a necessidade de cada etapa, foram determinados os controladores e

indicadores a serem utilizados.

4.8 LISTA DE EQUIPAMENTOS

33

Todos os equipamentos contidos nos fluxogramas, assim como as condições

de operação destes, estão listados no apêndice. O dimensionamento destes, como

citado, foi realizado através dos balanços de massa e energia.

4.9 LISTA DE INSTRUMENTAÇÃO E UTILIDADES

Assim como os equipamentos, as utilidades necessárias e a instrumentação

contida no diagrama de tubulação e instrumentação estão listadas e detalhadas no

apêndice.

4.10 LAYOUT

O layout determina como estarão distribuídos os equipamentos dentro da

unidade de produção, bem como o espaço livre necessário, para operação ou

transporte. Este se encontra no apêndice.

34

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ALBUQUERQUE, Liana Filgueira. Aplicação da água residuária das salinas no tratamento de efluentes têxteis. 2009. 170 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2009. AMORIM, Miriam Cleide Cavalcante de. Alternativas de reuso dos efluentes de dessalinização por osmose inversa: Evaporação solar e meio líquido para cultivo de Tilápia Koina (Oreochromis sp,). In: Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e

Ambiental; AIDIS. Saneamento ambiental: desafio para o século 21. Rio de Janeiro, ABES, 2001. ANDRADE, Vívian Tavares de. Avaliação da Toxicidade de Água Produzida Tratada por Processo Evaporativo com a Finalidade de Reúso em Solo. 2009. 144f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) UFRJ/COPPE, Rio de Janeiro, 2009. CARVALHO, Roberto Bentes de. Fibras ocas compostas para nanofiltração e osmose inversa preparadas pela técnica de precipitação por imersão de duas soluções poliméricas extrusadas simultaneamente. 2006. Tese (Doutorado em Engenharia Química) UFRJ, Rio de Janeiro, 2006. DOMINGOS, Araújo Neto. Ficha técnica de segurança do produto químico - FISPQ. Disponível em: <http://www.daneto.com.br/components/com_pedi dos/docs/Cloreto%20de%20Magnsio.pdf>. Acesso em: 15 abr. 2012. F. MAIA IND. E COM. LTDA (Cotia). Ficha de segurança. Disponível em:

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Guaratinguetá, 2008. FORMOSO, Silvia Cupertino. Sistema de tratamento de água salobra: Alternativa de combate à escassez hídrica no semi-árido sergipano. 2010. 117f. Dissertação

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<http://siscom.ibama.gov.br/licenciamento_ambiental/Petroleo/BM-J-2/QGP%20BM-J-2%20EIA/QGP%20BM-J-2%20-%20ANEXOS/ITEM%20II.3/2263-00-EIA-0001-00-Anexo_II3D/FISPQ%20NBR%2014725%20%2010410%20CLORETO%20DE%20S%C3%93DIO_R2.pdf>. Acesso em: 15 abr. 2012 MERCK KGAA (Alemanha). Sulfato de cálcio dihidratado. Disponível em: <http://www.merckmillipore.com/is-bin/INTERSHOP.enfinity/WFS/Merck-BR-Site/pt_ BR/-/EUR/ViewPDF-Print.pdf;sid=W2i84YmhCSGo4cZ-JPXRtiFh3OuuEeMGY0aitz oMSB2RBwcvd4jfS4-fTDMxXCE6Yoys_Yp4plCV5gBo-ezKrkFFepylpUVxaPIEwDG4 Re52seMGY0bWRrGP?RenderPageType=ProductDetail&CatalogCategoryID=NFib.s1LBqoAAAEWD.EfVhTl&ProductUUID=kPib.s1ODo0AAAEaYAxqKZLL&PortalCatalogUUID=t02b.s1LX0MAAAEWc9UfVhTl>. Acesso em: 18 jun. 2012. MILLER, James E.. Review of Water Resources and Desalination Technologies. SAND, March, 2003.

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36

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37

MEMORIAL DE CÁLCULO

A) CAPACIDADE DE PRODUÇÃO

Este projeto visa à dessalinização de 10.000 m³/dia de água marinha. A

empresa trabalhará 24 horas por dia e 365 dias por ano. Porém, 10% dessas horas

serão reservadas para eventuais imprevistos.

Capacidade:

Para o NaCl, CaSO4, MgSO4 e MgCl2 considerou-se as seguintes

concentrações inicias: 32,67, 1,9, 5,61 e 3,57 kg/m³ respectivamente. Dessa forma

tem-se:

38

É importante ressaltar que foi considerado que todo o sal será recuperado

neste processo. Desta forma, para uma representação mais fiel à realidade, o valor

do m³ de sal foi estimado como abaixo do real. Assim, o faturamento da empresa

será:

39

Portanto o faturamento é de R$ 426.625.200,00. Vale ressaltar que apesar

de assustadoramente alto, este valor não leva em conta as diversas despesas do

processo.

B) BALANÇO DE MASSA

O balanço de massa foi efetuado no programa Mathcad e as equações aqui

apresentadas são provenientes deste programa.

Neste projeto foi considerada uma entrada de 10.000 m³/dia de água marinha

com concentração de 3,95 °Be e massa específica de 1025 kg/m³. Além disso,

considerou-se a entrada apenas de NaCl, CaSO4, MgSO4e MgCl2.

Corrente 10:

Considerando a massa específica da água do mar 1025 kg/m³, é possível

determinar a vazão mássica da corrente 10.

40

Para o balanço de massa por componente foi considerada uma concentração

da água do mar de 3,95 °Be. A conversão de °Be para g/L será feita de acordo com

a Tabela de conversão de °Be para g/L (Anexo G). Esta tabela apresenta a

conversão para NaCl, Ca(SO4)2, Mg(SO4)2 e MgCl2 porém para os cálculos serão

considerados os sais NaCl, CaSO4, MgSO4e MgCl2.

Considerou-se ainda uma entrada de inertes de 0,1%, logo:

41

Portanto o balanço de massa por componentes fica:

Corrente 20: A corrente 20 possui as mesmas características da corrente 10, logo:

Balaço de massa por componentes:

42

Balanço de massa global:

Corrente 100: Nesta etapa são eliminados 100% dos inertes e não há perdas de sal

ou água.

Corrente 30:


Balanço de massa por componentes:

43

Corrente 40: A corrente 40 possui as mesmas características da corrente 30, logo:

Balanço de massa por componente:

44


Corrente 50: Considerando que o processo evapore 65% da água de entrada tem-

se:

Corrente 101: Como a água evaporada não contém sais, para o consumo humano é

necessário que se faça a adição dos mesmos. Como não foi encontrado o teor

mínimo de sais necessário para o consumo humano, determinou-se que será

adicionada a quantidade de sais correspondentes à metade dos valores máximos

recomendados:

45


46


Corrente 60: Corresponde à água da corrente 50 e aos sais da corrente 101.



47

Corrente 102: Para o consumo humano a água deve ser submetida ao tratamento

biológico. Para isso nesta corrente será adicionado cloreto. Será utilizado o valor

máximo recomendado.

Corrente 103: Para dar continuidade ao tratamento biológico, nesta etapa será

adicionado fluoreto. Novamente será utilizado o valor máximo recomendado.

Vazão 70: A vazão 70 corresponde ao que entrou nas correntes 60, 102 e 103.

48



Corrente 200: Esta corrente contém os 35% de água que não foram evaporados e

todos os sais de entrada.

49



Corrente 201: Nesta placa de evaporação, a água deve evaporar até uma

concentração de 25 °Be, na qual se tem 269,4 g/L de NaCl, 2,3 g/L de CaSO4, 46,9

50

g/L de MgCl2 e 29,4 g/L de MgSO4. Dessa forma, a concentração total de sais é de

348 g/L.

Na corrente 200 se tem 95,2 g/L de NaCl, 5,5 g/L de CaSO4, 10,4 g/L de

MgCl2 e 16,4 g/L de MgSO4, um total de 127,5 g/L de sais . O fato de a concentração

de CaSO4 ficar menor com a evaporação da água se deve a cristalização e

deposição do mesmo.

Em posse destes dados, é possível utilizar uma simples equação que

relaciona concentração e volume iniciais e finais.

Portanto, a quantidade de água a ser evaporada é igual a vazão de entrada

menos o volume encontrado.


51

Corrente 202: Nesta corrente foi considerado que sai 99% do CaSO4 com

aproximadamente 30% de umidade e, consequentemente outros sais dissolvidos.

Para efeitos de cálculo, converteu-se as concentrações para 269,4 g/kgágua de

NaCl, 46,9 g/kgágua de MgCl2 e 29,4 g/kgágua de MgSO4. Nos valores abaixo,

entenda-se gm como “grama”.

52


Corrente 203: Nesta etapa ocorre a lavação dos sais e água provenientes da

corrente 202, o que é feito através de água saturada de CaSO4. Conhecendo as

solubilidades dos sais em água é possível determinar a vazão necessária de água

saturada.

CaSO4 = 2,98 g/L (será considerado 2,98 g/kgágua)

MgCl2 = 528 g/L (será considerado 528 g/kgágua)

MgSO4 = 269 g/L (será considerado 269 g/kgágua)

NaCl = 357 g/L (será considerado 357 g/kgágua)


Dividindo a vazão dos sais por suas respectivas solubilidades, encontra-se a

vazão necessária de água saturada para solubilizar cada um deles.

53

Para assegurar uma lavação eficiente, será acrescido 5% no valor acima

determinado.


Corrente 204: Considerando que nessa corrente saem os sais dissolvidos, bem

como toda a água de lavação:

54



Corrente 205: Nessa corrente segue a água e o CaSO4 provenientes da corrente

202.

55



Corrente 206: Considerando que o sal saia da centrífuga com 3% de umidade, tem-

se:

56

Balanço de massa:

Corrente 207:



57

Corrente 208: Nesta etapa o sal é moído para reduzir e uniformizar o diâmetro das

partículas, logo o balanço de massa é igual ao da corrente 207.



Corrente 209: Novamente nesta etapa não há alteração no balanço de massa,

portanto:

58



Corrente 210: Nesta corrente segue a solução a 25 °Be.

59



Corrente 211: O cálculo dessa corrente foi feito de forma similar ao da corrente 201.

A concentração inicial é correspondente à concentração final da corrente 201 e a

concentração final desejada é de 29 °Be, na qual se tem 229 g/L de NaCl, 0,7 g/L de

CaSO4, 141,1 g/L de MgCl2 e 91,6 g/L de MgSO4, totalizando 462,4 g/L de sais.

60



Corrente 212: Nesta corrente foi considerado que sai 99% do NaCl com

aproximadamente 30% de umidade e, consequentemente outros sais dissolvidos.

61

Para efeitos de cálculo, converteu-se as concentrações para 1,18 g/kgágua de

CaSO4, 141,1 g/kgágua de MgCl2 e 91,6 g/kgágua de MgSO4.



62


corrente 212, o que é feito através de água saturada de NaCl. Conhecendo as

solubilidades dos sais em água é possível determinar a vazão necessária de água

saturada.







vazão necessária de água saturada para solubilizar cada um deles.

63


determinado.




64



Corrente 215: Nessa corrente segue a água e o NaCl provenientes da corrente 212.

65



Corrente 216: Considerando que o sal saia da centrífuga com 3% de umidade, tem-

se:

66

Corrente 217:



Corrente 218: Nesta etapa será adicionado KI, prática comum na produção de NaCl.

Serão adicionados 40 mg de KI por kg de NaCl

67




partículas.


68


Corrente 220: Nesta etapa não há alteração no balanço de massa, portanto:


69


Corrente 221: Nesta corrente segue a solução a 29 °Be.


70


Corrente 222: O cálculo dessa corrente foi feito de forma similar ao da corrente 201.

A concentração inicial é correspondente à concentração final da corrente 211 e a

concentração final desejada é de 31 °Be, na qual se tem 212,8 g/L de NaCl, 0 g/L de

CaSO4, 122,2 g/L de MgCl2 e 185,52 g/L de MgSO4, totalizando 520,52 g/L de sais.

71



Corrente 224: Nesta corrente foi considerado que sai 99% dos sais MgSO4 e MgCl2

e que este vá com uma umidade de 15%.


72


Corrente 223: Nessa corrente sai a água e sais residuais.


73



corrente 212, o que é feito através de água saturada de MgSO4 e MgCl2.

Conhecendo as solubilidades dos sais em água é possível determinar a vazão

necessária de água saturada.







vazão necessária de água saturada para solubilizar cada um deles (neste caso, o

único sal a ser solubilizado é o NaCl).

74


determinado.



75





Corrente 227: Nessa corrente segue a água, MgSO4 e MgCl2 provenientes da

corrente 224.

76



Corrente 228: Considerando que os sais saiam da centrífuga com 3% de umidade,

tem-se:

77

Balanço de massa:

Corrente 229:


78



partículas, logo o balanço de massa é igual ao da corrente 229.



79

Corrente 231: Novamente, nesta etapa não há alteração no balanço de massa,

portanto:



80

C) BALANÇO DE ENERGIA

W300 A, B, C, D; W310 A, B, C, D; W320 A, B, C, D

Para efeitos de cálculo, no balanço de energia foi considerada apenas a

presença de NaCl e H2O. Devido à alta vazão do processo serão feitos quatro

evaporadores múltiplos efeitos com três efeitos cada. Portanto a entrada (F) foi

dividida por quatro para os cálculos.

Para a vazão de vapor considerou-se que o mesmo entra a 105°C. A pressão

de entrada e as entalpias foram retiradas da Tabela de Vapor Saturado (SMITH,

VAN NESS, ABBOTT, 2007):

81

Pelo balanço de massa é possível encontrar as vazões intermediárias:

Devido à dificuldade para encontrar um Diagrama de entalpia – concentração,

para determinar as entalpias das soluções nos evaporadores utilizou-se a seguinte

equação:

Dessa forma, para encontrar a Cp das soluções utilizou-se uma regra de

mistura perfeita. As Cp foram encontradas de acordo com as equações para

Capacidades Caloríficas (SMITH, 2007), sendo que as mesmas variam de acordo

com a Temperatura e a composição.

Água:

82

NaCl:

Para as condições da corrente F tem-se:

Assumindo-se que a geração de vapor é igual em cada efeito tem-se:

Pelo balanço de massa no primeiro efeito tem-se:

83

No segundo efeito:

Fazendo-se a estimativa para a distribuição das Temperaturas:

Para estimar as epes dos efeitos, considerou-se que a temperatura de

ebulição do solvente nos efeitos 1, 2 e 3 são de 75, 65 e 55 °C respectivamente.

Dessa forma, através do Diagrama de Duhring para NaCl e água (Anexo H) foram

encontrados os seguintes valores:

84

( )

Para o cálculo do ΔT dos efeitos é necessário conhecer o Coeficiente Global

de Troca Térmica (U) do evaporador, porém pelas dificuldades para encontrar o

mesmo, utilizou-se um U relativo a um trocador de calor de tubos (Anexo I).

Dessa forma:

85

Para facilitar os cálculos, monta-se uma tabela com os dados já determinados

e, da mesma forma em que foram determinados os valores de entalpia de F,

determina-se também de L1, L2 e L3. Além disso, as entalpias dos vapores

determinadas são de acordo com a Tabela de Vapor de Saturado presente em

Smith, Van Ness, Abbott ( 2007).

T (°C) xliquido hliquido (kJ/kg) hvapor saturado (kJ/kg) hliquido saturado (kJ/kg)

S 105

2683,75 440,15

ΔT1 10,552

TL1 94,448 0,055 382,271

epe 1 1,834

Tcond, V1 92,614

2664,382 387,979

ΔT2 13,433

TL2 79,181 0,076 314,581

epe 2 2,247

Tcond, V2 76,934

2638,594 322,023

ΔT3 18,463

TL3 58,471 0,123 221,994

epe 3 3,291

Tcond, V3 55,18

2601,306 230,956

Como V1, V2, V3, L1, L2 e S ainda são desconhecidos, através das equações

de Balanço de Massa e de Energia monta-se um sistema de 6 equações por 6

incógnitas:

86

Primeiro efeito:

( )

Segundo efeito:

( )

Terceiro efeito:

( )

Substituindo as incógnitas já conhecidas:

( )

( )

87

( )

Fazendo a solução por uma matriz A . X = B tem-se o seguinte sistema:

V1 V2 V3 L1 L2 S =

1 0 0 1 0 0

102.106,771

2664,382 0 0 382,271 0 -2243,6

16.569.682,584

0 1 0 -1 1 0

0

2276,403 -2638,594 0 382,271 -

314,581 0

0

0 0 -1 0 1 0

35.737,370

0 2316,571 -2601,306 0 314,581 0

7.933.481,716

Os resultados dessa iteração são:

V1 = 20.230,688 kg/h

V2 = 22.200,991 kg/h

V3 = 23.937,722 kg/h

L1 = 81.876,083 kg/h

L2 = 59.675,092 kg/h

S = 30.589,878 kg/h

Cálculo das áreas dos efeitos:

( )

88

( )

( )

( )

( )

( )

Como as áreas são muito diferentes entre si é necessário fazer uma nova

iteração.

1) Redistribuição das forças motrizes dentro dos efeitos (ΔT1, ΔT2, ΔT3):

89

2) Estimativa das composições das soluções com as últimas vazões calculadas:

Refazendo a tabela:


S 105

2683,75 440,15

ΔT1 13,084

TL1 91,916 0,054 372,855

epe 1 1,834

Tcond, V1 90,082

2660,231 377,244

ΔT2 11,181

TL2 78,901 0,074 313,265

epe 2 2,247

90

Tcond, V2 76,654

2638,146 320,847

ΔT3 18,223

TL3 58,431 0,123 221,842

epe 3 3,291

Tcond, V3 55,14

2601,238 230,788


( )

( )

( )

Montando a matriz:

V1 V2 V3 L1 L2 S =

1 0 0 1 0 0

102.106,771

2660,231 0 0 372,855 0 -

2243,6 16.569.682,584

0 1 0 -1 1 0

0

2282,987 -2638,146 0 372,855 -313,265 0

0

0 0 -1 0 1 0

35.737,370

0 2317,299 -2601,238 0 313,265 0

7.928.049,636

91

Resultados:

V1 = 20.401,534 kg/h

V2 = 22.128,122 kg/h

V3 = 23.839,745 kg/h

L1 = 81.705,237 kg/h

L2 = 59.577,115 kg/h

S = 30.383,008 kg/h


( )

( )

( )

( )

( )

( )

92

Como as áreas continuam diferentes é necessário fazer mais uma iteração:

1) Redistribuição das forças motrizes dentro dos efeitos (ΔT1, ΔT2, ΔT3):

2) Estimativa das composições das soluções com as últimas vazões calculadas:

93

Refazendo a tabela:


S 105

2683,75 440,15

ΔT1 13,248

TL1 91,752 0,054 371,027

epe 1 1,834

Tcond, V1 89,918

2659,969 376,556

ΔT2 11,521

TL2 78,397 0,074 311,258

epe 2 2,247

Tcond, V2 76,15

2637,34 318,73

ΔT3 17,719

TL3 58,431 0,123 221,842

epe 3 3,291

Tcond, V3 55,14

2601,238 230,788


( )

( )

94

( )

V1 V2 V3 L1 L2 S =

1 0 0 1 0 0

102.106,771

2659,969 0 0 371,027 0 -2243,6

16.569.682,584

0 1 0 -1 1 0

0

2283,413 -2637,34 0 371,027 -311,258 0

0

0 0 -1 0 1 0

35.737,370

0 2318,61 -2601,238 0 311,258 0

7.928.049,636

Resultados:

V1 = 20.416,024 kg/h

V2 = 22.140,573 kg/h

V3 = 23.812,805 kg/h

L1 = 81.690,747 kg/h

L2 = 59.550,175 kg/h

S = 30.328,838 kg/h


( )

( )

( )

95

( )

( )

( )

Como as áreas ficaram semelhantes, não há necessidade de novas iterações.

Para melhor entendimento e visualização, segue na tabela 5 um resumo das

principais características e variáveis de operação de cada evaporador:

Tabela 5 - Resumo das principais características dos evaporadores.

Efeito TL (oC) P (kPa) A (m²)

1 91,752 74,916 359,02

2 78,397 44,373 359,91

3 58,431 18,525 354,37

Fonte: Da autora.

TROCADORES DE CALOR

Foi considerado um trocador de calor de tubos com escoamento

contracorrente para os dois pré-aquecedores. No primeiro deles é utilizado o vapor

do terceiro efeito que é resfriado até 30 °C e no segundo são utilizados os vapores

dos efeitos 1 e 2 para aquecer até 40 °C.

96

W100

Considerações:

Temperatura da corrente quente que entra (Tq,e) = 55 °C

Temperatura da corrente quente que sai (Tq,s) = 30 °C

Vazão mássica da corrente quente (mq) = 23.812,805 kg/h

Cp médio da corrente quente (Cpq) ≈ 4,205 kJ/(kg . °C)

Temperatura da corrente fria que entra (Tf,e) = 25 °C

Vazão mássica da corrente fria (mf) = 426.656,25 kg/h

Cp médio da corrente fria (Cpf) ≈ 4,05 kJ/(kg . °C)

O coeficiente global de transferência de calor (Anexo I) considerado foi de:

U = 825 W/(m² . K) = 2970 kJ/(h. m² . °C)

Considerando que o processo ocorra em Regime Permanente e sem

Acúmulo, tem-se:

( )

( )

97

( ) ( )

( )

( )

( ) ( )

( )( )

Como o trocador de calor é contracorrente o fator de correção F é igual a 1,

logo:

W200

Considerações:

Temperatura da corrente quente que entra (Tq,e) = 86,16 °C

Vazão mássica da corrente quente (mq) = 141.240,922 kg/h

Cp médio da corrente quente (Cpq) ≈ 4,013 kJ/(kg . °C)

Temperatura da corrente fria que entra (Tf,e) = 25,45 °C

Temperatura da corrente fria que sai (Tf,s) = 40 °C

Vazão mássica da corrente fria (mf) = 426.656,25 kg/h

98

Cp médio da corrente fria (Cpf) ≈ 4,05 kJ/(kg . °C)

O coeficiente global de transferência de calor (Anexo I) considerado foi de:

U = 825 W/(m² . K) = 2970 kJ/(h. m² . °C)

Considerando que o processo ocorra em Regime Permanente e sem

Acúmulo, tem-se:

( )

( )

( ) ( )

( )

( )

( ) ( )

( )( )

99

Como o trocador de calor é contracorrente o fator de correção F é igual a 1,

logo:

D) DIMENSIONAMENTO DOS EQUIPAMENTOS

Devido ao tempo disponível ser insuficiente para fazer o dimensionamento

completo de todos os equipamentos, será calculado apenas o Volume necessário

para cada um (exceto os equipamentos pertencentes ao T+I que serão

dimensionados posteriormente) e as áreas das Placas de evaporação W400, W410

e W420.

Para o cálculo do volume é necessário conhecer a vazão, a massa específica

dos componentes e o tempo de residência em cada equipamento. A vazão já foi

determinada através do Balanço de Massa e o tempo de residência será de 2 horas

para os equipamentos anteriores ao B200 e para os posteriores. No caso dos

últimos, foi utilizado o valor correspondente ao dobro da vazão calculada. Isto foi

feito devido a dependência que o processo de recuperação de sais tem do sol,

dessa forma, ele trabalha apenas 12 horas por dia. O tempo de residência de 2

horas foi estipulado para o caso de necessidade de parar o processo (exceto B200,

que será explicado posteriormente). Não foi possível encontrar a massa específica

do CaSO4, MgSO4 e do MgCl2 puros, por isso esses valores foram determinados

através dos sais hidratados (Anexo N):

100

Massa específica referente ao MgCl2 . 6H2O = 1560 kg/m³

Massa molar MgCl2 = 95 g/mol

Massa molar H2O = 18 g/mol

Para 1 mol de MgCl2 tem-se:

95 g de MgCl2 (46,80%)

108 g de H2O (53,20%)

Total = 203 g (100%)

Massa específica referente ao CaSO4 . 2H2O = 2320 kg/m³

Massa molar CaSO4 = 136 g/mol


Para 1 mol de CaSO4 tem-se:

136 g de CaSO4 (79,07%)

36 g de H2O (20,93%)

Total = 172 g (100%)

101

Massa específica referente ao MgSO4 . 7H2O = 1680 kg/m³

Massa molar MgSO4 = 120 g/mol


Para 1 mol de MgSO4 tem-se:

120 g de MgSO4 (48,78%)

126 g de H2O (51,22%)

Total = 246 g (100%)

Para o NaCl será utilizada uma massa específica de 2170 kg/m³, que

corresponde ao NaCl PA.

Componente ρ (kg/m³)

MgCl2 2052,63

CaSO4 2669,41

MgSO4 2394,01

NaCl 2170,0

102

Dessa forma, o dimensionamento dos equipamentos será feito através da

equação:

B300: Tanque com agitação

ρcorrente 202 = 2276,08 kg/m³

vazãocorrente 202 = 2200,32 kg/h

ρcorrente 203 =1004,84 kg/m³


( )

B200: Este tanque será responsável por armazenar a solução gerada durante a

noite, uma vez que a recuperação de sal só trabalha durante o dia devido à

dependência do sol. Por isso o tempo de residência será de 13 horas (1 hora a mais

no caso de necessidade de manutenção).

103



B400: Caçamba



H100 e H110: Rosca transportadora



104

P150: Bomba centrífuga

ρ = 1137,04 kg/m³

vazão= 322357,3 kg/h

S100: Centrífuga com peneira



Z100: Moinho de bolas


105







( )

106

B410: Caçamba








107





ρcorrente 218 = 3130 kg/m³


( )

108





vazãocorrente 225 = 958,91kg/h

( )

B420: Caçamba



109









110


B500: Como não foi determinada a vazão necessária para diluir os sais, não foi

possível determinar o Volume de B500.

B600: Como a corrente que passa pelo tanque possui a concentração da corrente

60, sabe-se que 92,8% é água. Portanto, pelas dificuldades para se determinar a

massa específica dos sais adicionados na corrente 101 consideraremos que a

corrente é composta apenas por água.



111

P160: Pelo mesmo motivo citado no dimensionamento de B600, nessa corrente será

considerada apenas a água.



W400, 410 e 420: Pela dificuldade para encontrar uma taxa de evaporação média,

determinou-se em laboratório que, a 50 °C tem-se uma taxa média de 1,6 mm por

hora.

W400

A quantidade a ser evaporada é de 90,578 m³/h, porém como o sistema só

trabalha 12 horas por dia, esse valor dobra, logo 181,152 kg/h.

W410

A quantidade de água a ser evaporada é 25.798,688 kg/h, logo:

112

W420

A quantidade de água a ser evaporada é 7.864,08 kg/h, logo:

Os equipamentos dimensionados a seguir fazer parte do Diagrama de

Tubulação e Instrumentação, por isso receberam uma maior atenção.

P100 A, B, C: Devido à alta vazão do processo, foram utilizadas três bombas

idênticas na captação de água marinha. O dimensionamento foi efetuado no

programa Mathcad e as equações a seguir são provenientes do mesmo.

No dimensionamento da tubulação foram seguidas as seguintes etapas:

Bomba de captação da água do mar:

SUCÇÃO

a) Cálculo da vazão volumétrica

113

b) Determinação da velocidade econômica

De acordo com o Anexo K, a velocidade econômica para líquidos não-

saturados está na faixa entre 0,5 e 2 m/s para a sucção. Portanto será utilizada a

velocidade de 1 m/s.

c) Determinação da área

d) Cálculo do diâmetro teórico:

114

e) Determinação do diâmetro interno

De acordo com o Anexo J, para uma tubulação de 10 polegadas SCHEDULE

40, o diâmetro interno é:

f) Com o diâmetro determinado, o próximo passo é recalcular a área

g) Recálculo da velocidade econômica

h) Cálculo do Número de Reynolds

115

i) Cálculo do fator de atrito

Para o cálculo do fator de atrito é necessário conhecer a rugosidade relativa

do material. Considerando que a tubulação seja de aço comercial, de acordo com o

a Tabela de Rugosidade Relativa (Anexo L), esse valor é de 0,05 mm.

Para 100 metros de tubulação a perda de carga é:

116

Portanto, como ΔP ficou inferior a 0,1 bar e de acordo, com a Tabela de

velocidade econômica de líquidos de processo (Anexo K), essa configuração pode

ser utilizada.

RECALQUE




saturados está na faixa entre 1 e 3 m/s para o recalque. Portanto será utilizada a

velocidade de 1,5 m/s.


117






118




Para o cálculo do fator de atrito é necessário conhecer a rugosidade relativa do

material. Considerando que a tubulação seja de aço comercial, de acordo com o a

Tabela de Rugosidade Relativa (Anexo L), esse valor é de 0,05 mm.

119


Portanto, como ΔP ficou entre 0,23 e 0,7 bar e de acordo, com a Tabela de


ser utilizada.

Considerando que a bomba é não-afogada, tenha 9 metros de sucção + 1

joelho, 61 metros de recalque + 3 joelhos + 1 válvula de retenção, é possível calcular

o ΔP real.

120

Como 1 Pa corresponde a 1,02 x 10-4 m.c.a, as pressões que estiverem em

Pascal serão multiplicadas por este valor para fazer a conversão.

Portanto a Potência requerida para a bomba é de aproximadamente 11,34 hp.

121

Para o cálculo do NPSH é necessário conhecer a pressão de vapor do fluido.

Dessa forma será utilizada a pressão de 0,336 m.c.a para uma temperatura de 25

°C.

De acordo com a curva de bomba (Anexo M), o NPSH requerido é em torno

de 8 m, portanto a bomba não vai cavitar.

Bomba pós peneira

P110 A, B, C: Assim como no dimensionamento de P100 A, B, C, devido à alta

vazão do processo, foram utilizadas três bombas idênticas na captação de água

marinha. O dimensionamento foi efetuado no programa Mathcad e as equações a

seguir são provenientes do mesmo.

No dimensionamento da tubulação foram seguidas as seguintes etapas:

SUCÇÃO

j) Cálculo da vazão volumétrica

122

k) Determinação da velocidade econômica


saturados está na faixa entre 0,5 e 2 m/s para a sucção. Portanto será utilizada a

velocidade de 1 m/s.

l) Determinação da área

m) Cálculo do diâmetro teórico:

123

n) Determinação do diâmetro interno



o) Com o diâmetro determinado, o próximo passo é recalcular a área

p) Recálculo da velocidade econômica

124

q) Cálculo do Número de Reynolds

r) Cálculo do fator de atrito





125

Portanto, como ΔP ficou inferior a 0,1 bar e de acordo, com a Tabela de


ser utilizada.

RECALQUE




saturados está na faixa entre 1 e 3 m/s para o recalque. Portanto será utilizada a

velocidade de 1,5 m/s.


126






127







128


Portanto, como ΔP ficou entre 0,23 e 0,7 bar e de acordo, com a Tabela de


ser utilizada.

Considerando que a bomba é afogada, tenha 5 metros de sucção + 1 joelho,

2 metros de recalque + 1 válvula gaveta, é possível calcular o ΔP real.

129

Como 1 Pa corresponde a 1,02 x 10-4 m.c.a, as pressões que estiverem em

Pascal serão multiplicadas por este valor para fazer a conversão.

Portanto a Potência requerida para a bomba é de aproximadamente 1,85 hp.

130

Para o cálculo do NPSH é necessário conhecer a pressão de vapor do fluido.

Dessa forma será utilizada a pressão de 0,336 m.c.a para uma temperatura de 25

°C.

De acordo com a curva de bomba (Anexo M), o NPSH requerido é em torno

de 8 m, portanto a bomba não vai cavitar.

F100: Peneira de Gradeador Fino

Este equipamento tem por função reter partículas com diâmetro superior a 2

cm, por isso será utilizada uma peneira com Mesh 9.

vazãocorrente 20 = 416,67 m³/h

W100 e W200 apresentam seu dimensionamento juntamente com o Balanço

de energia.

131

ANEXO A

FLUXOGRAMA DO PROCESSO

ANEXO B

DIAGRAMA DE TUBULAÇÃO E INSTRUMENTAÇÃO

ANEXO C

LAYOUT

ANEXO D

LISTA DE EQUIPAMENTOS

Tabela 6 - Lista de equipamentos TAG Quantidade Descrição

B100 1

Tanque Pulmão

Capacidade: 340,45 m³

Aço Inox

B300 1

Tanque com agitação


Aço Inox

B310 1



Aço Inox

B320 1


Capacidade: 7,6 m³

Aço Inox

B400 1

Caçamba


Aço Inox

B410 1

Caçamba


Aço Inox

B420 1

Caçamba


Aço Inox

B500 1 Tanque com agitação

Aço Inox

B600 1

Tanque Pulmão


Aço Inox

F100 1

Peneira de Gradeador Fino

Capacidade: 840 m³

Mesh 9

Aço Inox

H100 1 Rosca Transportadora Horizontal

Capacidade: 1 m³/h

H110 1 Rosca Transportadora Inclinada

Capacidade: 1 m³/h


Capacidade: 19,20 m³/h





Tabela 7 - Lista de equipamentos (continuação)



P100 3

Bomba Centrífuga


Potência: 40 kW

Aço inox

P110 3

Bomba Centrífuga


Potência: 40 kW

Aço inox

P120 4

Bomba Centrífuga


Aço Inox

P130 4

Bomba Centrífuga


Aço Inox

P140 1

Bomba Centrífuga


Aço Inox

P150 1

Bomba Centrífuga


Aço Inox

P160 1

Bomba Centrífuga


Aço Inox

P200 1 Bomba de Vácuo

S100 1

Centrífuga com peneira


Aço Inox

S110 1



Aço Inox

S120 1



Aço Inox

W100 1

Trocador de Calor Contracorrente

Área de troca térmica: 60,86 m²

Aço Inox

W200 1



Aço Inox

Tabela 8 - Lista de equipamentos (continuação)

W200 1



Aço Inox

W300 4

Evaporador Múltiplos Efeitos a Vácuo


Aço inox

W310 4



Aço Inox

W320 4



Aço Inox

W400 1 Placa de Evaporação

Área: 113.220,0 m²


Área de troca térmica: 16.124,375 m²


Área de troca térmica: 4915 m²

Z100 1

Moinho de Bolas


Aço Inox

Z110 1

Moinho de Bolas


Aço Inox

Z120 1

Moinho de Bolas


Aço Inox

ANEXO E

LISTA DE INSTRUMENTAÇÃO

Tabela 9 - Lista de Instrumentação TAG Quantidade Descrição Observação

HM +-

3 Válvula com intervenção manual Ação efetuada na sala

de controle

H1030

H1031

H1032

LISA+ 1 Indicador de nível, segurança e alarme

Ação efetuada na sala

de controle L1010

NM + -

6 Acionador elétrico com intervenção

manual

Ação efetuada na sala

de controle

N1010

N1011

N1012

N1030

N1031

N1032

NO+

6 Acionador elétrico, iluminação e alarme

N1010

N1011

N1012

N1030

N1031

N1032

VC30

3 Válvula de controle VC31

VC32

VG 6 Valvulá gaveta

VR10

3 Válvula de Retenção VR20

VR30

ANEXO F

LISTA DE UTILIDADES

1 – Vapor

Caldeira

Capacidade = ? ? ?

Pressão= ? ? ?

ANEXO G

TABELA DE CONVERSÃO DE °Be PARA g/L

Tabela 10 - Tabela de conversão de °Be para g/L

°Be NaCl Ca(SO4)2 Mg(SO4)2 MgCl2 Litro

3 30,2 1,76 5,18 3,3 1000

4 32,8 1,91 5,63 3,58 920

5 38,9 2,27 6,69 4,26 774

6 46,6 2,76 8 5,1 647

7 55,9 3,25 9,59 6,11 540

8 63,4 3,69 11,88 6,93 476

9 71,5 4,17 12,27 7,82 422

10 81,3 4,74 13,96 8,89 371

11 92 5,36 15,79 10,06 328

12 102,6 5,98 17,61 11,22 294

13 113,4 6,61 19,47 12,4 266

14 124,2 7,24 21,31 13,52 243

15 135,9 7,92 23,33 14,86 222

16 148,6 7,72 25,51 16,25 203

17 162,2 7,02 27,84 17,74 186

18 176,5 6,32 30,29 19,29 171

19 189,9 5,62 32,57 20,75 159

20 203,9 4,92 35 22,29 148

21 217,1 4,1 37,3 23,7 139

22 232,1 3,5 39,8 25,3 130

23 247,3 3,3 42,4 27 122

24 260,1 3 44,6 28,4 116

25 269,4 2,3 46,9 29,4 112

26 280 2 31,7 33 100

27 269,5 1,6 30,5 51,5 64

28 252,2 1,1 116,3 75 44

29 229 0,7 141,1 91,6 36

30 223,2 0 168,3 110 31

31 323,8 0 185,52 122,2 27

Fonte: AlLBUQUERQUE, 2009.

ANEXO H

DIAGRAMA DE DUHRING PARA CLORETO DE SÓDIO E ÁGUA

Figura 15 - Diagrama de Duhring Fonte: THE NEW ZEALAND INSTITUTE OF FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY

INC., (sem ano).

ANEXO I

COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR (U)

Figura 16 - Coeficiente Global de Transferência de Calor Fonte: PERRY e CHILTON, 1980.

Figura 17 - Coeficiente Global de Transferência de Calor (cont) Fonte: UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU, (sem ano)

ANEXO J

TABELA DE DIÂMETROS NOMINAIS PADRONIZADOS

Tabela 11 – Diâmetros Nominais

Fonte: PERRY e CHILTON, 1980.

Tabela 12 – Diâmetros Nominais (continuação)


Tabela 13 – Diâmetros Nominais (continuação)


ANEXO K

TABELA DE VELOCIDADES ECONÔMICAS PADRONIZADAS

Tabela 14 - Tabela de velocidades econômicas

Fonte: UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU, ([sem ano]).

ANEXO L

TABELA DE RUGOSIDADE RELATIVA

Tabela 15 - Tabela de Rugosidade Relativa

Fonte: GOMIDE, 1983

ANEXO M

CURVA DE BOMBA

Figura 18 - Curva de bomba Fonte: KSB BRASIL, (sem ano)

ANEXO N

FICHAS DE SEGURANÇA

Figura 19 - Ficha de segurança do Cloreto de Magnésio Fonte: DOMINGOS ARAÚJO NETO, (sem ano)

Figura 20 - Ficha de Segurança do NaCl Fonte: M-I DRILLING FLUIDS DO BRASIL LTDA, (sem data).

Figura 21 - Ficha de segurança do Iodeto de Potássio Fonte: F. MAIA IND. E COM. LTDA, (sem ano)

Figura 22 - Características Físico-químicas do Sulfato de Cálcio Fonte: MERCK KGAA, (sem ano)

Figura 23 - Ficha de segurança do Sulfato de Magnésio Fonte: NITROGENIUS PRODUTOS QUÍMICOS, (sem ano).

UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU CENTRO DE … · Estima-se que de 550 cidades atingirão a marca...

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