Instrumentação de Sistemas - INS

1. Instrumentação de Sistemas - INS Prof. Cesar da Costa 3.a Aula – Processos Industriais

2. Um processo industrial pode envolver uma operação mecânica, um circuito elétrico, uma reação química ou uma combinação desses . • Sob o ponto de vista do tempo e do tipo de operação envolvido, um processo industrial pode ser classificado em: • Processo contínuo; • Processo em batelada; • Processo discreto.

3. Processo Contínuo • Um processo industrial é contínuo quando a matéria prima entra num lado do sistema e o produto final sai do outro, contínuamente. • Neste processo o termo contínuo significa um período de tempo relativamente longo, medido em horas, em dias e até em meses dependendo do processo.

4. Processo Contínuo • As indústrias petroquímicas, cimenteiras, siderurgicas, papel e celulose são exemplos de processos contínuos. • As paradas totais dos processos contínuos se realizam em intervalos de um ano ou mais.

5. Processo Contínuo • Um processo contínuo pode levar até vários dias para entrar em regime estável e permanente de produção. Matéria prima Produto final Processo Contínuo

6. Exemplo de Industria com Processo Contínuo Refinaria de Petróleo

7. Exemplo de Industria com Processo Contínuo Fabricação de Cimento

8. Exemplo de Industria com Processo Contínuo Industria Química

9. Exemplo de Industria com Processo Contínuo

10. Processo Contínuo • As seguintes empresas possuem processos contínuos: • CVRD; • USIMINAS; • Suzano; • Votorantim; • Ultrafertil; • Citrosuco; • Petrobras; • CSN; • etc.

11. Processo em Batelada • No processo em batelada, uma dada quantidade de material é processada através de passos unitários, cada passo sendo completado antes de passar para o seguinte. • A entrada do processo em batelada é feita por quantidades discretas de modo descontínuo.

12. Processo em Batelada • O processo é alimentado, a operação é executada, o produto é descarregado e reinicia-se outro ciclo. • Cada operação do processo em batelada pode ser considerada como um processo contínuo, porém o tempo envolvido é relativamente pequeno, medido em minutos ou horas.

13. Características de um Processo em Batelada • Uma batelada tem características específicas, tais como seu tamanho, peso, cor, matérias primas, aditivos, catalisadores,etc. • A informação, tal como a condição sob a qual a batelada foi produzida, ou o equipamento da planta industrial usado para produzi-la, pode ser necessária para determinar as propriedades do produto ou satisfazer as exigências legais.

14. Processo em Batelada • As indústrias de bebidas, alimentícias, farmacêuticas e cosméticos, são alguns exemplos de processos em bateladas. • Como a maioria dos problemas de controle ocorre durante os transientes da partida, o processo tipo batelada é mais difícil de ser controlado, pois ele realiza muitas partidas e fica parado durante intervalos de tempo.

15. Exemplo de Processo em Batelada Industria Alimentícia

16. Processo em Batelada • As seguintes empresas possuem processos em bateladas: • Brahma; • Kaiser; • Skincariol; • Nestlé; • Avon; • Natura; • Garoto; • etc.

17. Processo Discreto • No processo discreto, cada item a ser fabricado é processado em uma etapa, como um item separado e individual. • As montadoras de automóveis, fábricas de auto peças e industrias eletro-eletrônicas são exemplos de processos discretos. • Neste tipo de processo, atualmente, usam-se células de manufatura com robos, máquinas de comando numérico computadorizado (CNC) para executar certas operações repetitivas .

18. Processo Discreto Exemplo de processo discreto – Célula de Manufatura

19. Processo Discreto Exemplo de processo discreto – Célula de Manufatura

20. Processo Discreto Exemplo de processo discreto – Célula de Manufatura

21. Processo Discreto • As seguintes empresas possuem processos discretos: • Volkswagen; • Fiat; • GM; • Ford; • Renault; • Citroen; • Bosch; • Metaltex; • WEG;

22. Processos Industriais • Para todos processos industriais, aplicam-se certos princípios universais de medição e controle, por meio de equipamentos e técnicas que podem ser muito diferentes. • Este curso focaliza a instrumentação usada na industria, principalmente na industria de processo contínuo e batelada, que incluem a química, petroquímica, siderurgia, mineração, alimentícia e farmacêutica.

23. Processo de Fabricação de Cerveja

24. Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja • Recebimento e Armazenagem do Malte : Em grandes empresas o malte é recebido à granel a partir de caminhões (1) e armazenado em silos (2). • Moagem do Malte : No início da produção o malte é enviado até moinhos(3) que possuem como função promover um corte na casca e então liberar o material amiláceo (amido) para o processo. Outra função da moagem é também promover a diminuição do tamanho de partícula do amido de modo a aumentar sua área superficial que futuramente vai ocasionar um aumento na velocidade de hidrólise do amido.

25. Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja • Recebimento e Armazenagem do Malte (1) e (2). • Moagem do Malte (3).

26. Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja • Mosturação : Após ser moído o malte é enviado até os tanques de mostura (4). Nessa etapa o malte moído é misturado com água e submetido a aquecimento. As enzimas contidas no malte são liberadas para o meio e sob ação de calor são ativadas pra promover a hidrólise catalítica do amido. O aquecimento não costuma ultrapassar temperaturas de 72 graus C pois as enzimas são inativadas em temperaturas acima desses valores.

27. Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja • Filtração: A mistura obtida, também chamada de mostura, atravessa um sistema de filtros (5) que tem por função separar a casca da mistura. Na torta formada ainda existem frações de açucares que poderão ser utilizados na fermentação. Dessa forma, uma operação bastante útil é lavar a torta com água aquecida com o objetivo de solubilizar o açúcar existente na torta. Após filtrada, a mostura passa a denominar-se mosto.

28. Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja • Mosturação (4). • Filtração (5).

29. Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja • Fervura : Em seguida o mosto é adicionado a um tanque (7) onde recebe a adição de lúpulo (6). A mistura é fervida por volta de 30 min. Durante esse intervalo, ocorre a extração e isomerização de alguns óleos essenciais extraídos do lúpulo. • Resfriamento : Terminada a fervura, a mosto fervido acrescido de lúpulo é resfriado por trocadores de calor, com o objetivo de receber a levedura (8) que irá promover a fermentação.

30. Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja • Fervura (7) e adição de lúpulo (6). • Resfriamento (8).

31. Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja • Fermentação : Nessa fase, as leveduras irão consumir os açúcares fermentiscíveis, se reproduzir e além disso irão produzir álcool e dióxido de carbono e alguns éteres, ácidos e álcoois superiores, que irão transmitir propriedades organolépticas à cerveja. A fermentação ocorre em tanques fechados, revestidos por uma camisa externa que permite a passagem de fluído refrigerante (amônia ou etileno glicol) para manter o sistema na temperatura desejada de filtração que pode variar de 10 a 25 graus C de modo geral.

32. Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja O tipo de Fermentação dependerá da levedura utilizada, de forma que podemos encontrar: : - Cerveja de Alta Fermentação  - Levedura : Saccharomyces Cerevisiae; - Cerveja de Baixa Fermentação - Levedura : Saccharomyces Uvarum; Na alta fermentação, as leveduras tendem a se situar nas partes superiores do fermentador e na baixa fermentação, nas partes inferiores.

33. Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja • Fermentação (9)

34. Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja • Maturação : Terminada a fermentação, a cerveja obtida do fermentador (cerveja verde) é enviada aos tanques de maturação (10) onde é mantida por períodos variáveis a temperaturas de aproximadamente 0 graus C. Essa fase é importante pois ocorre a sedimentação de algumas partículas em suspensão e também desencadeiam algumas reações de esterificação que irão produzir alguns aromatizantes essenciais para a cerveja.

35. Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja • Segunda Filtração : Nessa nova filtração (12), é acrescido terra diatomácea (11) a cerveja madura, com o objetivo de remover as partículas em suspensão e também absorver certas substâncias que conferem cor desagradável para a cerveja.

36. Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja • Maturação (10). • Segunda Filtração (12) e adição de terra diatomácea (11).

37. Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja • Acabamento : Após a segunda filtração, a cerveja passa por uma fase de acabamento (13) onde irá receber dióxido de carbono (que após ser obtido da fermentação é armazenado), e também outras substâncias que irão garantir a qualidade da cerveja e aumentar seu tempo de prateleira, como estabilizantes e antioxidantes. • Engarrafamento : A cerveja acabada (14) é enviada para a engarrafadora (16) que recebe as garrafas limpas (15) com solução de hidróxido de sódio;

38. Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja • Acabamento (13) e (14). • Engarrafamento (15) e (16).

39. Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja Pasteurização : A cerveja engarrafada antes de ser pasteurizada recebe a denominação Chopp. Após ser pasteurizada ela passa a denominar-se cerveja. O objetivo da pasteurização (17) é eliminar alguns microorganismos que irão prejudicar as características originais da cerveja. Assim, a pasteurização costuma ser realizada a temperaturas por volta de 70 graus C, de modo que essa seja a temperatura letal dos microorganismos em questão.

40. Etapas do Processo de Fabricação de Cerveja Quando a cerveja é engarrafada antes da pasteurização, esse processo é conduzido em câmaras onde a cerveja recebe jatos de vapor e em seguida é refrigerada com jatos de água fria. Caso a pasteurização ocorra antes do engarrafamento, a cerveja é pasteurizada através de sua passagem por trocadores de calor como no esquema anterior.

41. Processo de Pasteurização de Cerveja • Pasteurização (17) e Paletização (18).