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Engenharia de Processo

Design Conceptual e Preliminar do Processo

Estudos de viabilidade e projecto conceptual

Quando os clientes contemplam uma nova fábrica ou a expansão do processo principal, normalmente têm mais perguntas do que respostas. Será que a ideia ainda funciona? A IncBio está apta para ajudar, disponibilizando engenheiros químicos experientes e conhecedores, que podem identificar e diminuir sistematicamente as opções técnicas possíveis para cumprir os objectivos. Por necessidade isto ocorre na principal fase de operações da unidade. 

Uma vez identificadas as opções ​​técnicas viáveis, é realizada uma avaliação económica. Com base no mérito técnico, na fiabilidade do sistema e na economia (capital e operativa), entre outros factores, a opção correcta é geralmente clara assim como a direcção que o futuro projecto de processo deve tomar. Neste ponto, já é possível realizar um projecto conceptual que inclui diagramas preliminares do fluxo do processo, balanços de massa e de energia, e uma lista dos equipamentos principais. Também pode ser fornecida uma estimativa mais rigorosa da magnitude dos custos.

Alguns segmentos da indústria, referem-se a este tipo de trabalho como FEL-0 e FEL-1, onde FEL significa Front End Loading (Pré-planeamento). Este trabalho-chave é amplamente reconhecido e tem um grande impacto sobre o projecto global e a operação final. Se não for realizado correctamente, o seu projecto pode estar em risco, independentemente de quão boa a engenharia de detalhe, construção e trabalho de gestão possam ser.

FEL 0 - Fase de identificação
 

As oportunidades de projectos surgem através de propostas externas, directrizes de gestão, ou iniciativas individuais. Estas oportunidades podem apontar para o crescimento de receita, redução de despesas, crescimento estratégico, ou para melhorar a eficiência, fiabilidade ou manutenção. Primeiro identificamos as oportunidades, avaliando o seu valor e identificando riscos-chave e incertezas. É importante avaliar estas oportunidades com uma base consistente para fins comparativos precisos. A base para a primeira decisão (por vezes referida como MR-1) é geralmente uma estimativa de custo Classe V, com premissas para modelação económica que normalmente variam entre -20% e +50%.

FEL 1 - Fases de avaliação e selecção
 

Avaliação
 

Cada projecto que obtiver com sucesso aprovação MR-1 avança para a fase de avaliação, onde um conjunto completo de alternativas de desenvolvimento são preparadas e conduzidas a uma avaliação de valor, risco e incertezas do processo. De forma a facilitar ainda mais o processo, pode ser necessário alguma engenharia para refinar o custo e o calendário de entregas, embora estes devam ser cuidadosamente geridos, investindo-se fundos apenas onde o valor é acrescentado. Os melhores conceitos de desenvolvimento são orientados para a próxima fase de selecção.

Selecção
 

Na fase de selecção ocorre um estudo mais aprofundado das várias opções de desenvolvimento com o objectivo de identificar um único conceito de processo para a fase de optimização e consequentemente para o desenvolvimento do pacote final do processo detalhado. A preparação dos resultados do trabalho exige a selecção e o desenvolvimento de um único conceito viável durante esta fase. No início desta fase devem ser estabelecidos critérios de selecção bem definidos, para garantir o uso mais eficiente dos recursos (tempo, dinheiro, mão-de-obra). Uma vez seleccionado o conceito, a equipa vai completar o nível de detalhe necessário para desenvolver uma estimativa de custo e um cronograma do projecto preliminar com uma precisão de -20% a +40%.

Design Detalhado do Processo

Pré-planeamento do design de engenharia (Front End Engineering Design - FEED)

O pré-planeamento de cada grande projecto é fundamental para o sucesso ou fracasso da unidade a longo prazo. Enquanto o plano de negócios identifica a oportunidade económica, o pré-planeamento do projecto de engenharia vai estabelecer um conjunto de condições operativas e equipamentos para atingir o nível de fiabilidade, eficiência e segurança exigido. Esta fase define a direcção do resto do projecto. 

Por ser tão importante para o sucesso ou fracasso dos objectivos globais, sentimos que os nossos clientes fazem a escolha certa comprando processos comprovados e licenciados, ou seleccionando uma empresa como a nossa, que é especialista em projectos de engenharia de processo. 

A IncBio aprendeu a colocar grande ênfase no desenvolvimento da base do projecto no início da FEED. Quando a base do projecto é concluída, dispomos da seguinte informação:
  • Especificações de matérias-primas
  • Requisitos da capacidade da planta
  • Especificações do produto
  • Parâmetros operacionais críticos da unidade
  • Especificações utilitárias disponíveis
  • Requisitos de desempenho individual das operações 
  • Requisitos regulatórios do processo
  • Todos os outros objectivos operacionais e restrições desejadas pelos proprietários/operadores/engenheiros.
Uma vez que a base do projecto está orientada e aprovada pelo cliente, a nossa equipa de engenheiros químicos trabalha no sentido de criar, analisar e aperfeiçoar os muitos aspectos da unidade. O resultado final é a documentação que descreve o futuro processo, de uma forma mais detalhada.

Normalmente, o pacote de engenharia de processo inclui:
  • Projecto base do processo
  • Descrições do processo
  • Filosofias do projecto de processo
  • Sistema de alívio de pressão do processo base
  • Diagrama do fluxo do processo (PFDs)
  • Diagramas do fluxo utilitário (UFDs)
  • Diagramas da selecção de material (MSDs)
  • Balanço de material e energia (M&EB)
  • Diagramas de tubulação e instrumentação (P&IDs)
  • Lista de linhas de serviços
  • Lista de pontos de interligação
  • Lista de equipamentos do processo
  • Lista de itens específicos do processo
  • Ficha técnica dos equipamentos do processo
  • Ficha técnica da instrumentação do processo
  • Ficha técnica de válvulas e estruturas de alívio de pressão do processo
  • Relatório do projecto hidráulico
  • Balanço das utilidades
  • Resumo dos químicos e do catalisador
  • Resumo dos efluentes do processo
  • Análise dos riscos do processo
  • Relatórios do estudo do processo

Cronograma A e pacotes básicos de projectos de engenharia

O cronograma A ou o pacote básico do projecto de engenharia refere-se a um pacote de design completo do processo que inclui todas as informações necessárias por uma empresa de engenharia/construção ou por uma empresa de engenharia de detalhe, para realizar a engenharia da unidade (como suportes estruturais em aço, edifícios, fiação, detalhes de tubulação, isolamento, fornecedores de equipamentos/selecção de modelos, etc.) A IncBio fornece este pacote e está disponível para responder a quaisquer perguntas que a empresa do cliente ou a equipa de engenheiros possam ter, de forma a garantir uma transição suave para a fase de engenharia de detalhe. A IncBio fornece estes pacotes para ambos requisitos do projecto, tanto para os limites de bateria internos (IBL) como externos (OBL). 

Supervisão da Integridade do Processo de Engenharia Detalhada

Cada vez mais, a IncBio é solicitada para permanecer na fase de engenharia detalhada e na construção dos projectos, para os quais realizamos o design do processo. Neste papel de supervisão, qualquer pedido de mudança do processo é encaminhado para os nossos engenheiros aprovarem e comentarem. Isto ajuda a garantir que o cliente compreende o impacto sobre o processo assim como as alterações e alternativas sugeridas.

Muitas vezes, há uma grande pressão para reduzir custos à medida que o trabalho civil, mecânico, eléctrico e de instrumentação da unidade vai sendo desenvolvido. A tentação de remover componentes do processo aparentemente sem importância pode levar a um produto não especificado, rendimentos inadequados, custos operacionais elevados, etc. Nós estamos aptos a ajudar a prevenir esses problemas simplesmente garantindo a integridade do processo.

Além disso, a IncBio é solicitada para apresentar avaliações técnicas e financeiras de propostas de fornecedores, de maneira a ajudar o cliente a fazer a melhor selecção tecnológica possível. Uma vez que não nos encontramos agregados a nenhuma empresa de equipamentos, oferecemos este serviço de uma forma completamente objectiva e recomendamos o que pensamos ser a melhor solução, baseada unicamente em aspectos técnicos e económicos. Também podemos fornecer assistência valiosa durante a fase de construção de um projecto de processo relacionado.

Processo Técnico e Avaliação Económica

Somos frequentemente requisitados pelos clientes para avaliar opções do processo que visam atingir um ou mais objectivos específicos. Estas metas vão desde, melhor rendimento, qualidade ou consistência, redução das emissões, recuperação de energia até redução de resíduos. Nestes casos, começamos por determinar o estado actual do processo. Isto é feito através de uma série de entrevistas e discussões com a engenharia do cliente, técnicos e pessoal de operação da unidade. Além disso os dados do processo são recolhidos de várias formas, algumas das quais incluem P&IDs, fichas de lotes, registo de dados DCS, informações de balanço térmico e material (se existir), registo de operações, etc

Em seguida, os nossos engenheiros, começam a analisar a situação através de experiência, cálculos, técnicas de simulação e consulta com outros engenheiros da IncBio conforme necessário. O resultado é uma crítica técnica ao processo actual, com foco nas áreas mais carentes de melhorias. As implicações económicas do actual processo são modeladas para estabelecer um ponto de partida a partir do qual todas as potenciais melhorias são avaliadas. Muitas vezes somos solicitados para identificar opções técnicas viáveis e para fornecer uma comparação económica entre elas.

Baseada em opções técnicas do processo, implicações económicas (capital / operacional, fixa / variável), e na nossa avaliação experiente sobre a adequação relativa de cada opção do processo, é recomendada uma solução final. Apesar do esforço de engenharia detalhada, é necessária uma solução tangível operacional. Os nossos clientes podem fazê-lo com confiança, sabendo que fizeram uma decisão inteligente, profunda, sistemática e informada.

Avaliação da Planta Piloto e Scale Up

Vários clientes procuram a IncBio solicitando assistência na engenharia química do processo depois de terem feito esforços no sentido de confirmar que a sua tecnologia de processo deve funcionar na vida real. Às vezes a informação disponível inclui, dados experimentais bem executados da planta-piloto, informações sobre o balanço de calor e de materiais do processo e todas as propriedades físicas e químicas necessárias totalmente definidas.

Infelizmente, a informação mais corrente consiste em trabalhos académicos, alguns testes de laboratório, e talvez em alguma pseudo informação sobre as propriedades do fluxo dos principais produtos da unidade piloto na melhor das hipóteses. O cliente geralmente tem um ou mais membros da equipa técnica excelentes em gerar ideias inovadoras, mas que falham no processo industrial ou na experiência de detalhe do projecto para desenvolver um sistema funcionalmente eficiente - que é onde podemos ajudar.

A IncBio irá avaliar estas informações, rever a instalação da unidade piloto, entrevistar a equipa técnica do cliente, e muitas vezes realizar uma revisão de literatura para determinar em que fase do processo de desenvolvimento se encontra e que informação pode faltar. Frequentemente, realizamos cálculos preliminares de verificação do projecto para garantir que os dados e as informações apresentadas não infringem nenhuma lei irrefutável ​​da física ou da termodinâmica. Muitas vezes a informação é insuficiente para avançar, então, a IncBio sugere um caminho, que tanto pode ser de reunir informações adicionais para preencher as lacunas ou de repensar todo o processo se forem descobertas grandes lacunas. A IncBio incentiva vivamente os clientes a aproveitar os testes da unidade-piloto para trabalhar os principais desafios do processo.

Os engenheiros da IncBio têm uma grande experiência com testes da unidade piloto e com projectos scale up. Tanto as nossas operações como a nossa experiência em projecto nos permitem fazer muitas sugestões de melhoria em áreas críticas, tais como materiais de construção, layout de equipamentos, considerações de segurança operacional, operabilidade e manutenção, controle de processos entre outros. Estas considerações são incluídas no projecto, no sentido de melhorar o processo. Um modelo rigoroso da simulação do processo é criado para fornecer um balanço de informações competitivas sobre o calor e os materiais, as condições de funcionamento, dados sobre diminuição da pressão hidráulica, entre outros.

Nesta fase, a IncBio irá consultar-se francamente com o cliente, no sentido de o ajudar a avaliar potenciais mudanças técnicas e económicas do projecto para que alcance o sucesso. Finalmente, assumindo que o projecto é considerado viável, P&IDs, especificações de equipamentos, e uma estimativa do custo do novo tamanho comercial do processo é gerado. Este pacote está então pronto para ser entregue à engenharia de detalhe, para compra e construção (EPC).

Design dos Componentes do Processo

Qualquer um dos serviços de design acima referidos, podem incluir alguns ou todos os seguintes componentes. Os itens incluídos e nível de detalhe irão variar dependendo do desejo dos clientes, ou em que fase do projecto são incluídos. Quanto mais reflectido é o design do processo, mais componentes serão incluídos.
  • Desenvolvimento do projecto base do processo 
  • Desenvolvimento regulamentar base 
  • Simulação por computador do processo 
  • Interface de simulação avançada da planilha 
  • Balanços de massa e energia
  • Avaliação de alternativas técnicas e económicas do processo 
  • Projecto conceptual do processo 
  • Detalhe do projecto de processo 
  • Design do sistema de controlo do processo
Os pacotes completos do projecto de processo normalmente incluem:
  • Projecto base
  • Simulações por computador do balanço de massa e energia
  • Modelos de simulação do processo para uso do cliente
  • Diagramas do fluxo do processo (PFDs)
  • Lógica e diagramas do controlo do processo (PCDs)
  • Estimativa do custo capital
  • Estimativa do custo operacional
  • Diagramas da tubulação e da instrumentação (P&IDs)
  • Planos de equipamentos
  • Diagramas do fluxo de utilidades
  • Listas dos equipamentos
  • Dimensionamento e fichas técnicas dos equipamentos
  • Documentação de análise preliminar dos riscos do processo
  • Layout da planta
  • Manuais operacionais preliminares do processo

Simulação e Modelagem do Processo

A IncBio usa software licenciado, a longo prazo ou curto prazo, de simulação comercial de processo (CHEMCAD, Aspen, Hysis, Pro/II, SimSci) e/ou programas de simulação in-house para executar:
  • Balanços detalhados de massa e energia
  • Avaliação/design da operação da unidade
  • Cálculos da tubulação do sistema hidráulico
  • Avaliação/design do sistema de descompressão e alargamento
  • Avaliação/design do permutador de calor

Apoio Operacional

Abaixo está listado o tipo de suporte que a IncBio normalmente fornece a empresas operacionais. Além disso, podemos disponibilizar pessoal de engenharia de processo a instalações que se situem dentro de uma distância razoável de deslocamento.
  • A avaliação do processo, solução de problemas, optimização
  • Identificação e resolução de pontos de estrangulamento (Debottlenecking)
  • Inicialização do sistema de controlo, optimização e afinação
  • Comissionamento e assistência no arranque
  • Desenvolvimento do design base de operações existentes
  • Procedimentos operacionais, documentação do processo
  • Formação de pessoal técnico e operativo
  • Controlo estatístico do processo

Terceira Fase de Avaliação, etc.

  • Avaliação do investimento da unidade
  • Preparação da proposta do processo/equipamento
  • Avaliação e recomendação da proposta do fornecedor
  • Assistência técnica de um perito/equipa jurídica.
Design Conceptual e Preliminar do Processo

Design Detalhado do Processo

Supervisão da Integridade do Processo de Engenharia Detalhada

Processo Técnico e Avaliação Económica

Avaliação da Planta Piloto e Scale Up

Design dos Componentes do Processo

Simulação e Modelagem do Processo

Apoio Operacional

Terceira Fase de Avaliação, etc.

 

 

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