Nesse conteúdo abordaremos
- O que é dimensionamento
- A importância desse processo
- Os passos iniciais para sua elaboração
- Um exemplo de sua aplicação
O que é dimensionamento
O dimensionamento de um processo é o conjunto de cálculos em operações unitárias que ocorrem em um processo – como separação, mistura, transporte de fluidos e calor.
Quanto aos equipamentos, o seu dimensionamento é um dos pontos de maior atenção em uma planta industrial, tanto em um processo a ser instaurado quanto a ser otimizado. Isto porque o bom funcionamento da mesma, aproveitamento inteligente de recursos (como energia, matéria prima, água) e eficiência do processo de produção dependem de um bom projeto de equipamentos presentes nas operações unitárias da cadeia produtiva.
Mas o que está envolvido, de fato, em um dimensionamento?
Dimensionar o equipamento de uma operação unitária é determinar, baseado no fluido que estará presente no mesmo, qual sua demanda energética, pressão, temperatura, vazão e tempo de operação, entre outros parâmetros relevantes. Com isso, é possível planejar as principais características da estrutura. Dentre essas, as principais são: altura, largura, diâmetro, acessórios, superfície de contato, espessura do equipamento, medidas preventivas à corrosão, além da escolha do melhor material a ser empregado (como por exemplo, aço inox ou aço carbono).
Assim, como cada produção tem suas próprias particularidades, devido às condições operacionais, local físico em que se situa a planta, uso de matérias prima e produtos, o dimensionamento do equipamento deve ser personalizado ao seu processo.
Caso isso não seja feito, a produção pode enfrentar dificuldades à médio e longo prazo. No sentido econômico, o mal planejamento pode custar gastos desnecessários por oferecer ao equipamento maior demanda energética do que precisaria de fato. Além disso, o mal uso dos equipamentos em uma indústria, além de gerar riscos de acidentes, pode desgastar os materiais que os compõem, prejudicando a qualidade do produto e levando, inclusive, à perda total do equipamento.
Cavitação em bombas
Um exemplo disso, muito comum nas indústrias, é a cavitação em bombas. As bombas são comuns nas plantas industriais, uma vez que fornecem a energia necessária para movimentar um fluido em uma linha de produção. Caso esse equipamento não seja calculado de forma específica à linha de produção e o fluido que deve transportar, podem ocorrer problemas na operação da bomba, levando à cavitação.
Esse processo ocorre quando bolhas de ar são formadas durante o transporte de substâncias nas bombas, causado por uma intensa diferença de pressão no interior do equipamento. Além de causar danos ao equipamento, a cavitação pode gerar, inclusive, corrosão nas tubulações. Para entender mais sobre esse fenômeno, leia o conteúdo da Propeq sobre cavitação.
Em sentido técnico, é importante conhecer as propriedades do fluido e condições que este deve estar, além dos parâmetros de operação, para que o dimensionamento garanta o sucesso da operação e sua melhor eficiência. Assim, é possível evitar um projeto maior que o necessário, ocupando espaço e custando mais, desnecessariamente. Ainda, o dimensionamento da planta garante a padronização dos produtos e, portanto, sua qualidade final e competitividade no mercado.
Passos iniciais
Para dar início ao dimensionamento industrial, é primordial um bom conhecimento acerca das operações unitárias do processo em questão, além de noções sobre a termodinâmica relacionada a ele. Elas compreendem as principais transformações e etapas fundamentais da produção, como reações químicas, processos de separação substancial, transporte de fluidos, misturas e trocas térmicas. Assim, com essa bagagem, é possível, através de equações, determinar todos os fenômenos de transporte envolvidos no processo.
Num segundo momento, é importante ter conhecimento sobre a vazão, a pressão, a velocidade e a temperatura das substâncias que circulam por esse processo. Com essa informação, são calculadas as medidas de largura, altura e espessura dos equipamentos que farão parte da rota produtiva em questão, além de determinar o melhor material a ser utilizado na confecção desses.
Nesse sentido, pode-se perceber a necessidade intrínseca de conhecimentos em Engenharia Química para realizar um dimensionamento industrial. Dentre esses, destacam-se as operações unitárias, termodinâmica, fenômenos de transporte e uma boa noção acerca de um processo produtivo. Estes, por sua vez, são bases para o trabalho de um engenheiro químico e são conteúdos tratados de forma profunda nas universidades. Portanto, conte sempre com a Propeq para realizar esse serviço de maneira profissional e eficiente!
Exemplos
Um primeiro exemplo da aplicação desse processo pode ser observado em uma indústria produtora de cerveja. Nessa planta estão presentes as operações unitárias de transferência de energia, transferência de movimento e também transferência de massa.
Nesse contexto, para realizar o dimensionamento dos equipamentos que fazem parte desse processo, é necessário conhecimento acerca das correntes de entrada e dos parâmetros de operação, como pressão, temperatura e tempo de mistura. É importante ressaltar que essas informações não devem ser baseadas apenas na matéria prima presente, mas também na quantidade de produto que se espera obter.
Além disso, é também necessário oferecer bastante atenção à disposição e ao modo como estão ligados os equipamentos, tubulações e acidentes na linha. Isso pois todos esses estão conectados e são interdependentes em uma linha de produção.
Um segundo exemplo da aplicação desse processo pode ser observado no dimensionamento de bombas centrífugas em uma planta produtora de hélio e hidrogênio. Como nesse equipamento ocorre o fenômeno de transferência de movimento, os cálculos devem levar em conta as variações na pressão e na velocidade dos fluidos circulantes, determinando as melhores condições operacionais no contexto.
Estão envolvidas também nessa operação diversas transformações de energia, como aumento da energia cinética e potencial gravitacional do fluido circulante; assim, são necessários mais cálculos a respeito da potência necessária do equipamento. Além disso, será preciso também conhecer a vazão esperada do fluido que passará pela bomba. O conhecimento dessa informação é essencial para determinar as medidas de espessura e largura do equipamento. Para mais informações, leia o conteúdo da Propeq sobre medidores de vazão.
Dessa forma, levando em conta esses resultados, pode-se dimensionar todas as características da bomba em questão e determinar o seu óptimo operacional. Como já foi dito anteriormente, caso esse dimensionamento não seja determinado corretamente, a eficiência do processo pode ser reduzida ou até mesmo impedida, ocasionando sérios problemas como a cavitação.
Você precisa de um dimensionamento? A Propeq pode te ajudar!
Como você viu, o dimensionamento de equipamentos é essencial para o bom funcionamento de um processo produtivo, garantindo uma elevada eficiência e uma operação segura. No entanto, é necessário um elevado conhecimento de engenharia química para sua elaboração.
Você precisa de um dimensionamento para seu processo de produção? A Propeq é uma consultoria júnior em Engenharia Química localizada na Unicamp. Oferecemos como um de nossos serviços o dimensionamento de equipamentos, como bombas. Assim, podemos te auxiliar nessa tarefa, realizando o dimensionamento necessário para o seu contexto e garantindo as melhores condições operacionais, potencializando seus resultados!
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