UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA
MARCELO DE ALCINO
DESENVOLVIMENTO DE UM SOFTWARE PARA ANÁLISE DA
VIABILIDADE ECONÔMICA DE REAÇÕES MÚLTIPLAS EM REATOR QUÍMICO BATELADA
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
BAGÉ - RS 2012
MARCELO DE ALCINO
DESENVOLVIMENTO DE UM SOFTWARE PARA ANÁLISE DA VIABILIDADE ECONÔMICA DE REAÇÕES MÚLTIPLAS EM
REATOR QUÍMICO BATELADA
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao programa de graduação da Universidade Federal do Pampa, como requisito parcial para obtenção do Título de Bacharel em Engenharia Química.
Orientadora: Profa Dra Ana Rosa Costa. Muniz
BAGÉ-RS 2012
MARCELO DE ALCINO
DESENVOLVIMENTO DE UM SOFTWARE PARA ANÁLISE DA VIABILIDADE ECONÔMICA DE REAÇÕES MÚLTIPLAS EM
REATOR QUÍMICO BATELADA
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao programa de graduação da Universidade Federal do Pampa, como requisito parcial para obtenção do Título de Bacharel em Engenharia Química.
Área de concentração: Modelagem e Simulação de Processos Químicos
Trabalho de Conclusão de Curso defendido e aprovado em 18 de Janeiro de 2012
Banca examinadora:
Profa. Dra. Ana Rosa Costa Muniz Orientadora
Engenharia Química - Unipampa
Prof. Dr. Alexandre Denes Arruda Engenharia Química - Unipampa
Prof. Dr. Felipe Amorim Berutti Engenharia Química - Unipampa
Dedico este trabalho de conclusão a todos os Engenheiros Químicos que atuam na área de Programação e Simulação.
AGRADECIMENTO
A professora Ana Rosa Costa Muniz pela surpreendente orientação.
Ao professor Alexandre Denes Arruda pela iniciação na linguagem visual basic, constante atenção, estímulo e disponibilidade.
Ao professor Felipe Amorim Berutti pelos conselhos, todos de importância vital neste trabalho de conclusão de curso.
Aos professores minha gratidão pela forma de conduzir o curso em todas as etapas.
A todos os colegas de curso pelo convívio e pelos momentos vividos.
Aos meus amigos Mateus Guimarães, Martim Hammes, Bruna Freiberger, Yara Pires Dias.
Ao meu pai Carlos e minha mãe Noemia pela boa condução em minha juventude.
A todas as pessoas que, direta ou indiretamente contribuíram para a realização deste trabalho.
A vida educa. Mas a vida que educa não é uma questão de palavras, e sim de ação. É atividade.
Johann Heinrich Pestalozzi
RESUMO
O reator químico é o principal equipamento dentro de um processo químico. Seu mau funcionamento leva a necessidade de incorporação de diversas operações unitárias ao processo, podendo inviabilizar economicamente a planta química. Nesse trabalho é proposta a otimização de um reator por meio da construção de um software usando uma linguagem orientada a objetos e de domínio público, o Microsoft Visual Basic 2010 Express. O desenvolvimento desse software é baseado em modelagem matemática de reações simples e complexas, isotérmicas e não isotérmicas. Os modelos têm como resultado o perfil de concentração e de temperatura ao longo do tempo, o que permite a determinação do lucro bruto obtido pela reação necessário para o cálculo da taxa de retorno sobre o Investimento (ROROI) usado como medida de rentabilidade na análise de viabilidade econômica. O programa ainda conta com interface que permite a visualização do comportamento da reação por meio de gráficos.
Palavras-chave: Reações Múltiplas. Análise de viabilidade econômica. Microsoft Visual Basic 2010 Express.
ABSTRACT
The chemical reactor is the major equipment within a chemical process. Its bad functionality leads to a need of incorporation of many unit operations to the process, which can make the chemical plant economically impracticable. In this work it is proposed the optimization of a reactor by the construction of a software used in a language guided to the aims and to the public domain, the Microsoft Visual Basic 2010 Express. The development of this software is based on a mathematical modeling of simple and complex reactions, isothermal and non-isothermal. The modeling has as result the profile of concentration and temperature through the time, which allow the determination of the operational conditions that maximize the gross income obtained by the reaction necessary to calculate the rate of return on investment (ROROI) used as a measure of profitability in the economic feasibility analysis.
The program still count on an interface that allow the visualization of the behavior of the reaction through graphic methods.
Key words: Multiple reactions. Economic feasibility analysis. Microsoft Visual Basic 2010 Express.
LISTADEILUSTRAÇÕES
FIGURA 1 – Balanço material sobre o sistema ... 18
FIGURA 2 – Reator homogêneo batelada ... 21
FIGURA 3 – Reatores com escoamento contínuo ... 23
FIGURA 4 – Fluxo de caixa cumulativo ... 35
FIGURA 5 – Série de Taylor da função y(t) ... 37
FIGURA 6 - Interface Visual Basic 2010 ... 38
FIGURA 7 – Botão Button 1 ... 38
FIGURA 8 – Janela de código ... 39
FIGURA 9 – Tela inicial do Averq.Eq ... 41
FIGURA 10 – Primeira etapa na GB_1 ... 41
FIGURA 11 – Caixa de Mensagem alertando o usuário... 42
FIGURA 12 – Segunda etapa ... 42
FIGURA 13 – Configurações da Etapa 3 ... 43
FIGURA 14 – Modelos de reação presentes no Averq.Eq ... 43
FIGURA 15 – Modelos de reação nos reatores CSTR e batelada ... 44
FIGURA 16 – Batelada não isotérmico ... 44
FIGURA 17 – Etapa 4 e análise econômica... 45
FIGURA 18 – Efeitos de informação nos rótulos ... 45
FIGURA 19 – Etapa 5 Fluxo de caixa Cumulativo ... 46
FIGURA 20 – Etapa Final... 47
FIGURA 21 – Etapa Final concluída ... 47
FIGURA 22 – Opção Ajuda do Menu ... 48
FIGURA 23 – Reator batelada de 785 litros ... 51
FIGURA 24 – Ajuste nos parâmetros da reação ... 51
FIGURA 25 – Ajuste de dados ... 52
FIGURA 26 – FCC e ROROI ... 52
FIGURA 27 – FCC da simulação Averq.Eq em ajuste ... 53
LISTADETABELAS
TABELA 1 – Característica dos reatores ... 23
TABELA 2 – Unidade de k em função da ordem da reação ... 28
TABELA 3 – Orientação vertical ... 80
TABELA 4 – Orientação horizontal ... 80
TABELA 5 – FP em função da pressão ... 80
TABELA 6 – FM em função do material de construção ... 81
TABELA 7 – Valores de B1 e B2 em função da orientação ... 81
