A indústria de processos na engenharia química

Se você já se perguntou “O que faz um engenheiro químico?”, tem dúvidas sobre seguir no curso, ou até mesmo não sabe que carreira seguir, este texto é para você, haja visto que a maioria dos engenheiros químicos trabalhará na indústria de
processos.

É notório que a engenharia química engloba uma gama diversa de possibilidades para quem deseja atuar em seu mercado de trabalho, e a complexidade que permeia essa discussão pode complicar um pouco na hora de escolher a área de atuação, ou de decidir se é viável ou não ingressar na carreira. Entretanto, uma coisa é comum em praticamente todas as áreas da engenharia química: os processos.

O que são processos químicos?

A priori, o entendimento da indústria de processos deve partir dos conceitos básicos. Um processo é uma sequência ordenada de transformações planejadas em etapas individuais interconectadas para se obter um produto. No ambiente industrial, cada etapa individual de um processo é chamada de operação unitária. As operações unitárias são realizadas por equipamentos como reatores, trocadores de calor, evaporadores, colunas de destilação, ou tanques de processos.

Podemos citar como exemplos de operações unitárias:

• Reações químicas;
• Mistura ou separação de substâncias;
• Transferências de massa ou de calor;
• Mudanças de fase;
• Transporte de fluidos ou sólidos

Ademais, os processos químicos permeiam a transformação das comodities, ou seja, da obra-prima bruta em produtos industriais e comercializáveis, e eles podem ocorrer em dois tipos, ou duas variáveis, que são: processos contínuos e processos em batelada.

Tipos de processos químicos

Os processos contínuos são aqueles que atuam em estado estacionário ou regime permanente, ou seja, sem grande variação das vazões de entrada e de saída que compõem o sistema. É um processo no qual as interrupções são mínimas em qualquer corrida de produção e, por isso, são mais vantajosos economicamente. Para facilitar o entendimento, temos aqui um exemplo: a produção de coque na indústria siderúrgica.

A coqueificação é o nome dado à transformação do carvão mineral em altas temperaturas e ausência de oxigênio. Esse processo ocorre em regime permanente pois não há entrada ou saída de componentes durante todo a reação, ou seja, o sistema não é “aberto para colocar mais nada” durante a transformação. O carvão coque é utilizado na indústria siderúrgica para promover combustível na reação de transformação do aço em ferro gusa no alto-forno.

Os processos em batelada, ou descontínuos, atuam em regime transiente, o que quer dizer em outras palavras, um sistema no qual as interrupções periódicas fazem parte do processo. Destarte, é o oposto do processo contínuo, que opera ininterruptamente. A maioria dos processos na indústria alimentícia ocorrem descontinuadamente.

Como supracitado, os processos em bateladas são caracterizados por operações que são realizadas de forma separada, daí o sinônimo “descontínuo”, ou seja, abrangem boa parte dos processos químicos nas indústrias. Os alimentos e bebidas são os mais caracterizados por esse modelo. A produção da cerveja opera em diversas etapas, sendo uma delas a da fermentação. No entanto, não é no tanque de fermentação que ocorre todo o processo produtivo da cerveja, ficou claro?

A produção da cerveja é, dessa forma, um grande exemplo de processos químicos que operam em batelada, haja visto a extensa série de operações que compõem um sistema.

As correntes especiais de processos

As correntes especiais de processos foram desenvolvidas de modo a aperfeiçoar um processo produtivo, com objetivo de garantir o melhor produto, evitar desperdícios e otimizar a produção. By-pass, reciclo e purga são as correntes especiais mais comuns na indústria da engenharia química e, por isso, são as mais importantes a serem mencionadas por aqui.

A corrente de by-pass, ou simplesmente corrente de desvio, tem como objetivo transportar parte da alimentação, que é o “reagente” de uma unidade de processo (operação unitária) para o produto. O nome causa estranheza, mas o funcionamento é muito mais fácil do que se imagina, e para entender melhor sobre essa corrente especial de processo, podemos mencionar a produção do suco de laranja.

O suco de laranja, para ser comercializado, transportado e conservado com o mínimo de aditivos extras, deve passar por um processo de evaporação. Quanto maior a quantidade de sólidos, maior o tempo de vida útil do produto, e menor a quantidade de líquidos, o que diminui o volume e facilita o transporte. Para obter um suco nessas condições, o sumo da fruta passa pelo evaporador, de forma a diminuir a porcentagem de água no produto. Entretanto, essa operação unitária leva à alteração do sabor do suco. Para solucionar o problema, parte do suco in natura é adicionada ao suco concentrado, o que garante a preservação do sabor natural.

Outro tipo de corrente especial de processo é o reciclo. Como o próprio nome já diz, nesse tipo de processo, parte do produto volta à alimentação, sendo reciclado. O reciclo é muito utilizado em reações que não conseguem se processar completamente e, para obter melhor aproveitamento, parte do produto se junta novamente aos reagentes.

Por fim, a purga é uma corrente especial de processo na qual parte de um produto é descartada para evitar o acúmulo de algum composto inerte ou indesejado sendo realimentado ao processo na corrente de reciclo. A sangria, outro nome dado a esse processo, é comumente utilizada na fermentação alcoólica.

Durante a fermentação alcoólica, o açúcar é convertido em álcool a partir de leveduras. As leveduras multiplicam-se durante o processo, e como a população celular cresce entre uma rodada de fermentação e outra, uma parte das células deve ser eliminada. Dessa forma, para evitar excesso de microrganismos, parte delas é descartada através de uma corrente extra que sai de uma unidade de separação desses organismos do álcool fermentado, que é a purga, e o sobressalente retorna à alimentação através da corrente de reciclo, para dar início a um novo ciclo de fermentação.

E onde está o engenheiro nisso tudo?

Bom, essa pergunta pode ter várias respostas. Mas, neste caso, o papel do engenheiro é crucial no dimensionamento, no cálculo e no controle dos processos, proporcionando que eles funcionem sem falhas. Portanto, são importantes o perfil analítico e o gosto pelos cálculos, para que todos os processos funcionem integralmente e em perfeita harmonia, já que o processo é composto por um conjunto de equipamentos que realizam operações unitárias.

Outrossim, muitas das empresas almejadas por um futuro engenheiro químico funcionam à base de processos. Destarte, é extremamente importante que um engenheiro seja bem capacitado para promover a segurança do processo. Nesse contexto de capacitação, entra o Movimento Empresa Júnior (MEJ), ao qual pertence a EQUIP Consultoria, empresa júnior de Engenharia Química da Universidade Federal de São João Del Rei (UFSJ).

A missão da EQUIP é “Desenvolver engenheiros e líderes que consigam trazer soluções inovadoras para a sociedade”, e sua visão “Promover vivência empresarial dentro da Engenharia Química, desenvolvendo protagonistas motivados por meio de projetos de excelência”. Assim sendo, é notório a importância do empresariado júnior para o desenvolvimento de engenheiros de qualidade que saibam lidar com processos que envolvam diversas operações unitárias, em uma indústria em ascensão exponencial.