O profissional formado em engenharia química trabalha principalmente no desenvolvimento de processos químicos e produtos. Ou seja, tudo que envolve transformação de matéria podemos estar ciente que haverá a presença de um engenheiro químico. Assim, as atividades realizadas por esses engenheiros estão regulamentadas e legalizadas por meio da Lei Federal nº 5.194, de 24 de dezembro de 1966.

A base da engenharia química

Conforme dito anteriormente, de forma implícita, o engenheiro químico está apto a aplicar seus conhecimentos em boa parte das indústrias, por exemplo, na construção civil, cosméticos, têxtil, alimentos e até no mercado financeiro.

Para tal, durante o curso de engenharia química o estudante se depara com um conteúdo abrangente e aprofundado.

Além das matérias básicas, matemática, física, química e biologia, são obrigatórias as matérias de programação, termodinâmica aplicada, desenvolvimento de processos e projetos, bioquímica, operações unitárias, segurança e controle de processo químico, modelagem e simulação, controle de qualidade, cálculo de reatores e muito mais.

Em suma, com o desenvolvimento de novas tecnologias, os engenheiros devem se manter sempre atualizados através da leitura de  artigos científicos, demanda do mercado e muito mais.

Além disso, faz-se necessário que o profissional procure andar a milha extra. Ou seja, se diferenciar buscando conhecimento em outras áreas como economia, administração, gestão de pessoal. Afinal, a engenharia química é universal.

O salário do profissional da engenharia química

Em uma busca realizada no site salário, em 2021, foi levantado que o engenheiro químico ,que trabalha em regime de CLT,  possui o piso salarial girando em média R$ 7.844,91. Esse valor varia dependendo da experiência do profissional (júnior, pleno ou sênior) e do porte da empresa (micro, pequeno porte, médio porte e grande porte).

Além disso, a localização da empresa e o grau de especialização em áreas correlatas à engenharia química são variáveis importantes e determinantes tratando-se de remuneração.

Concursos

Atualmente, temos uma carência de concursos e vagas para engenharia química. As poucas vagas disponíveis para atuar com a própria engenharia química são, por exemplo, na área de perícia das polícias civil, rodoviária e federal.

Neste caso, o conteúdo programático vai muito além dos conhecimentos específicos da própria formação. Para o indivíduo ingressar nessa área deve possuir, sobretudo, um bom conhecimento de direito penal, direito civil e direito constitucional. Juntamente com os exames físicos, de saúde e psicológicos a serem realizados.

Sob o mesmo ponto de vista, se tratando da área militar, temos a abertura de vagas para ingresso na Marinha do Brasil , também com provas de conhecimento específico e aptidão física.

Por analogia, deve-se ter ciência que após ser aprovado, a pessoa irá passar por um curso de formação, onde será desenvolvido seu caráter militar.

Em contrapartida, são abertas vagas para engenheiro químico atuar em refinarias de petróleo, companhias de saneamento e esgoto, dentre outros.

Conclusão

Desejamos a todos os profissionais da engenharia química felicidades e sucesso na profissão.  Aos estudantes, desejamos muito sucesso ao longo de sua jornada.

Por fim, aos que pretendem estudar engenharia química, saibam que estão fazendo uma excelente escolha. Apesar das dificuldades, serão muito felizes e não se verão fazendo outra coisa.

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Sendo assim, entende-se por atividade sustentável o uso eficiente de matéria prima, redução na produção de efluentes, uso adequado de água e utilização de uma menor quantidade de energia. Por sua vez, tem ligação direta com a emissão de gases estufa.

Continue lendo para compreender as premissas, etapas e características de um  desenvolvimento de processos químicos.

Estruturação de um processo químico

De forma geral, os processos químicos são divididos em etapas, que posteriormente são interligadas de tal sorte a formar um processo por completo. Ainda, cada uma dessas etapas possui um propósito específico. Podem ser citadas as seguintes etapas: reacionais, separação, aquecimento e resfriamento, mistura, mudança de pressão, redução ou aumento do tamanho das partículas.

Vamos conhecer um pouco melhor essas etapas?

Primeiramente, temos o estoque da matéria prima. Devida atenção deve ser tomada nessa etapa pois precisamos garantir a qualidade da matéria prima e garantir o fornecimento contínuo. Do que adianta parar um processo no meio do caminho por falta de material?

A segunda etapa visa a preparação da matéria prima antes da alimentação na etapa reacional. Nesta, ocorrem as devidas transformações para que possamos conseguir um máximo de transformação das matérias primas em produtos. Como assim?

Simples,! Temos que verificar se algum composto presente pode causar envenenamento do catalisador, sendo necessário passar por um pré tratamento.

E se sua reação ocorrer em fase gasosa e sua matéria prima estiver na fase líquida?

Qual a pressão e a quantidade de matéria prima?

Por fim, o quinto estágio trata-se da embalagem, estocagem e transporte da matéria prima até o comprador. Como devem ser feitas, depende da natureza do produto, isso quer dizer, se é sólido, líquido ou gasoso.

Sendo assim, podemos denominar essas etapas de operações unitárias.

Faz parte dessa formulação, a forma como os equipamentos estão interligados. Qual a ordem? Por onde a matéria prima sai?

Para isso, faz-se necessário uma representação gráfica deste processo durante o design de processo químico. Tema para outro artigo.

Etapas de um design de processos

Primeiramente, ao pensarmos em um desenvolvimento temos que ter como base três pilares que irão reger o todo.

Esses pilares são:

Ter um objetivo claramente definido, ter um projeto base e realizar o design propriamente dito.

Vamos destrinchar essas etapas?

Definindo objetivos

O mercado onde é pretendido comercializar um determinado produto influencia diretamente no design de processo. Um aspecto a se considerar é que os produtos químicos são divididos em classes, por exemplo: commodities, química fina e químicos funcionais.

Para tal, os projetos podem ser: para realizar um Revamp que se trata da modificação ou um Retrofit, uma modernização.

Este projeto visa tornar a planta apta para uma determinada modificação de matéria prima, reduzir custos, aumento da capacidade, estar em conformidade com as leis de segurança e ambientais.

Por outro lado, temos o projeto de novas plantas.

Definindo a base do projeto.

Neste ramo, não se faz nada do zero. Nesse ínterim, definido o produto que desejamos obter, fazemos uma coleta de dados do estado da arte, rotas de produção, custo, utilidades utilizadas, produtos e subprodutos gerados dentre outros.

Antes de mais nada, alguns fatores devem ser observados para poder estreitar o espaço amostral durante o design dos projetos, por exemplo: temos que observar seja existe alguma tecnologia registrada.  Ou seja, tem alguma patente?

Respeita os critérios de segurança? Respeita os critérios ambientais? Esse processo é amplamente difundido? Apresenta alguma dificuldade de implantação? Fácil de se implementar? Apresenta problemas operacionais? Bora responder tudo isso!

Design do processo 

O design do processo químico, propriamente dito pode ser dividido em três etapas, a saber:

A primeira etapa é a síntese do processo, isso quer dizer, a etapa de criação. Nesta etapa é definida como as operações unitárias serão interconectadas, a estratégia de controle a ser adotada e as condições operacionais do processo.

Essa etapa é documentada através de um fluxograma de processo, por exemplo: BFD, PFD e P&ID.

Atualmente, fazemos a representação gráfica de um processo químico através de recursos computacionais. O mais utilizado, tanto pela indústria quanto pela academia, é o AutoCad 2D.

A segunda etapa trata-se da análise do processo, se este, por sua vez, é exequível ou não. 

Através de modelos matemáticos, métodos computacionais é possível prever e avaliar o desempenho dos equipamentos e por fim de todo equipamento. Essa etapa, é validada através da aplicação em plantas piloto.

Em conclusão, temos a terceira etapa, que se trata da otimização. Sendo assim, dado um conjunto de possibilidades, qual a melhor solução? Ou seja, qual a melhor solução ótima?

Nessa abordagem, definimos uma função objetivo, que pode ser maximizada ou minimizada e podem ser problemas mono ou multi objetivos.

Como assim?

Problemas mono e multi objetivos

Em mono objetivos, tentamos maximizar o lucro ou reduzir os custos.

Em contrapartida, em problemas multi objetivos, quais são as condições ótimas para aumentar o lucro e reduzir a emissão de dióxido de carbono?

Esta etapa não é trivial, e possui duas metodologias:

1. Criação de uma estrutura irredutível: essa metodologia segue a lógica do anel de cebola, na qual as decisões são baseadas localmente, isso quer dizer, escolhe-se o reator, otimizando-o. Qual obteve o melhor rendimento? E assim sucessivamente. Como ponto positivo temos o controle de decisões, já a desvantagem é não ter a garantia que será a melhor decisão;
2. Criação de uma superestrutura: nesse ínterim são impostas várias possibilidades de alocação das operações unitárias, e, através de modelos matemáticos e técnicas de otimização de processos são justificados a existência ou não de um equipamento, por exemplo. Como vantagem temos o grande número de opções, já como desvantagem temos que a solução ótima só será obtida se for incluída na análise, tornando esta bastante complexa.

Em suma, 

A tarefa não é fácil!  Design de processos requer prática e muito conhecimento teórico. 

Continue acompanhando o blog da engenharia nas redes sociais! Temos muita coisa para aprender, inclusive sobre processos químicos, cargo chefe da nossa profissão.

Já temos um artigo sobre classificação de processos químicos.
Muitos outros assuntos relacionados ao tema de processos químicos serão abordados, por exemplo: Representação gráfica, análise econômica, escolha do reator, classificação de área, estratégia de controle, etc…

Fiquem ligados !

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A região com maior produção de oxigênio no mundo pode estar sofrendo com a falta de oxigênio. 

Contraditório, não? 

O ar que respiramos

Primeiramente, vamos aplicar alguns pequenos conceitos. O oxigênio que respiramos não é aquele que vemos na tabela periódica, quer dizer, de modo grosseiro, é a união de dois átomos de oxigênio formando o oxigênio molecular.

Do mesmo modo, vamos destacar um outro ponto importante, contudo, sobre outra ótica.

Parem e pensem: Quando não conseguimos respirar qual a primeira frase que vem à nossa cabeça? Exato, “Estou sem ar”.

Essa definição está correta e incorreta. Embora a maioria das pessoas remetem a palavra ar para o oxigênio, contudo, o ar que respiramos é composto aproximadamente de 21% O2, 78 % N2 e 1% vapor d’água e outros gases. 

Em contraste, o ponto correto é que apenas o O2 participa das reações metabólicas no nosso corpo. Com respeito ao nitrogênio? É um gás inerte.

A função do oxigênio no organismo

Antes de mais nada, vamos conhecer melhor nosso corpo?

Ao respirarmos, o ar inspirado atravessa todo o sistema respiratório e chega até os alvéolos pulmonares. É neste ponto que o oxigênio entra e é dissolvido na corrente sanguínea.

No sangue, a hemoglobina tem a função de se unir e carregar o oxigênio para as células.

O oxigênio é importante para que haja funcionamento do nosso metabolismo aeróbico, ou seja, produzir energia através da reação química com gorduras e carboidratos . 

Como resultado, temos a produção de ATP (Adenosina trifosfato), que é a principal fonte de energia do nosso corpo, e essa energia é liberada quando temos a quebra desta molécula. 

A importância do oxigênio durante o COVID

No dia 15 de janeiro de 2021, o estado do Amazonas informou ao ministério da saúde que estava com falta de oxigênio e que, por esta razão, saiu na mídia a morte de algumas pessoas por falta de O2.

O vírus causador da COVID-19, ataca nosso sistema respiratório, mais especificamente o pulmão, dificultando a troca gasosa nos alvéolos pulmonares causando baixa saturação de oxigênio no sangue. Essa falta de oxigênio é conhecida no jargão medicinal como hipóxia.

A dificuldade respiratória faz com que o indivíduo gaste muita energia. “Como é produzida mesmo?”. Assim, faz-se necessário que os médicos ministrem oxigênio medicinal juntamente com o acompanhamento da saturação deste no sangue, com o objetivo de não desgastar o paciente

E como o oxigênio medicinal é produzido?

Este tipo de oxigênio “especial”, pode ser produzido tanto industrialmente por criogenia , quanto no próprio local onde é utilizado PSA, apesar de este último não atingir o mesmo grau de pureza.

Vamos conhecer um pouco dos dois processos?

O2 de origem industrial

Em escala industrial, a produção de oxigênio é feita a partir da destilação criogênica. Contudo, é necessário um pré-tratamento antes de executar essa operação.

Isto pode ser ilustrado através da imagem abaixo. Então, vamos por etapas destrinchando o processo:

Pré-tratamento

1. Para começar o processo, o ar atmosférico é capturado e passa por um processo de compressão onde é comprimido até uma pressão de 4 psi (650 kPa ou 6.5 atm).
2. Em seguida, passa por um trocador de calor, neste caso o ar é o fluido quente e a água é utilizada como fluido frio. Esta etapa tem como finalidade resfriar o ar comprimido para que o vapor d’água presente no ar seja condensado e não dê problema na torre de destilação criogênica.
3. O fluido resfriado passa por um secador para remoção da água condensada.
4. Na última etapa de pré-tratamento, lançamos mão de dois adsorvedores, que podem ser compostos por zeólitas ou sílica em gel.

Esta operação unitária é utilizada para remoção certas impurezas, por exemplo, dióxido de carbono, hidrocarbonetos e traços de água que não foram retirados na operação anterior. 

Separação

Agora, para que possamos separar o ar pré-tratado, temos que lançar mão da operação de destilação, mais especificamente, destilação criogênica pois o ponto de ebulição do oxigênio é menor.

Continuemos …

1. O ar é separado em um separador onde, uma pequena parte é comprimida (compressor), é resfriada (trocador de calor), é expandida (expansor) e alimenta o topo da coluna de baixa pressão, de forma que, o ar expandido resfrie o ar e forneça a temperatura adequada da torre de baixa pressão para que ocorra a criogenia.
2. Então, a maior parte do ar separado passa por um trocador de calor e é resfriado.
3. Esse resfriamento faz com que a corrente de ar se torne uma mistura gás/líquido devido a liquefação do oxigênio.
4. Essa mistura alimenta a coluna de destilação de alta pressão no fundo. À medida que o ar sobe vai perdendo calor, e o oxigênio continua a se liquefazer e se concentrar no fundo. Assim, é promovida a separação.
5. O produto de fundo rico em O2, composto majoritariamente por O2, passa por um trocador de calor e é deixado expandir até aproximadamente a pressão atmosférica antes de alimentar a coluna de baixa pressão.
6. No decorrer do processo, o produto de topo (Ar + N2), alimenta o topo da coluna de baixa pressão.
7. Simultaneamente, no decorrer do processo, o nitrogênio é retirado como produto de topo, o argônio na lateral da torre, e o oxigênio é o produto de fundo da coluna de destilação criogênica.

Logo, o oxigênio é armazenado ainda líquido em tanques criogênicos e são transportados até os hospitais.

Embora o oxigênio seja mantido em sua fase líquida, chegando aos hospitais,  ele deve tomar sua forma gasosa novamente, para que possa ser utilizado.

Com relação ao outro processo?

Em contraste ao que foi apresentado acima, neste processo não é preciso utilizar a criogenia. É utilizado um equipamento conhecido como PSA (Pressure Swing Absorber).

Em outras palavras, essas unidades concentradoras de oxigênio tem como fundamento a adsorção seletiva com a utilização de peneiras moleculares.

Como assim?

Vamos conhecer o funcionamento do processo?

O ar é captado e comprimido (compressores) , passando por um secador antes de alimentar o PSA.

Sob pressão, as zeólitas que compõem a peneira molecular, têm a capacidade de deformar e formar dipolos, permitindo apenas a passagem do oxigênio.

No geral, essas peneiras são regeneradas para que se realize uma nova produção.

Finalmente, já aprendemos como o oxigênio medicinal é produzido.

Então, a pergunta que não quer calar, o que causou essa crise?

Falta de planejamento?

Em outras palavras, de quem é a culpa?

Com as recentes notícias, podemos ver alguns acontecimentos, investigação e cobrança de empresas, pedido de ajuda a outros países, transferência de pacientes para outros estados….

Mas agora… de quem é a culpa, quem deveria ser responsabilizado?

População? Cientistas? Empresas? Governo?

NÃO SEI! A princípio de todos.

Entretanto, o estado do Amazonas clama!

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