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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA QUÍMICA CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA DISCIPLINA DE PROJETOS I PROJETO DE LATICÍNIO ELMO DE SENA FERREIRA JÚNIOR EQ 08232-91 JEFFERSON BRITO EQ 09228-99 MAYKO RANNANY EQ 082 PROFESSOR: ROMILDO SAMPAIO

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Page 1: Justificativa da escolha do tema.docx

UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA QUÍMICA

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

DISCIPLINA DE PROJETOS I

PROJETO DE LATICÍNIO

ELMO DE SENA FERREIRA JÚNIOR EQ 08232-91

JEFFERSON BRITO EQ 09228-99

MAYKO RANNANY EQ 082

PROFESSOR: ROMILDO SAMPAIO

Page 2: Justificativa da escolha do tema.docx

SUMÁRIO

1. JUSTIFICATIVA DA ESCOLHA DO TEMA..................................................................3

2. DEFINIÇÃO DO MERCADO E DO TAMANHO DO MESMO.....................................4

3. JUSTIFICATIVA DA LOCALIZAÇÃO DO PROCESSO INDUSTRIAL.......................5

4. CAPACIDADE DE PRODUÇÃO.....................................................................................6

5. OBJETIVO E JUSTIFICATIVA DO PROCESSO DO LEITE B E LEITE CONDENSADO........................................................................................................................7

6. ASPECTO/IMPACTO SOCIAL E AMBIENTAL DO PROCESSO ESCOLHIDO.........8

7. FLUXOGRAMA DO PROCESSO....................................................................................9

8. PLANEJAMENTO DAS ATIVIDADES........................................................................10

9. BALANÇO DE MASSA E ENERGIA............................................................................11

9.1. Balanço de energia do resfriador I:.............................................................................12

9.2. Balanço de energia no trocador de calor:....................................................................12

9.3. Balanço de energia no resfriador II:............................................................................13

9.4. Balanço de massa e energia em evaporador triplo efeito:...........................................13

10. DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS E LINHAS......................................15

10.1. Dimensionamento do trocador de calor tipo placa......................................................15

10.2. Dimensionamento para o trocador de Calor contracorrente casco-tubos TC-1.2: (Resfriador II)............................................................................................................................16

10.3. Dimensionamento Do Tanque De Mistura.................................................................18

10.4. Dimensionamento Da Bomba.....................................................................................19

11. AVALIAÇÃO ECONÔMICA DO PROJETO............................................................22

11.1. Estimativa de Investimento - Custo do Projeto..................................................................22

11.2. Fluxo de caixa..................................................................................................................23

11.3. Custo fixo..........................................................................................................................24

11.4. Custo variado....................................................................................................................25

12. CONSIDERAÇÕES FINAIS.......................................................................................28

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1. JUSTIFICATIVA DA ESCOLHA DO TEMA

Uma análise da cadeia do leite deve partir do reconhecimento de que o grande

objetivo da produção agrícola é o de satisfazer necessidades humanas, e no caso do

leite, as necessidades de alimento nutritivo com excelente fonte de proteínas e

principal fornecedor de cálcio devendo ser consumido pelo homem diariamente nas

proporções adequadas desde sua pouca idade até a velhice.

Com o ambiente macroeconômico favorável que vive o país, a produção de

leite em escala industrial apresenta boas possibilidades de negócios uma vez que a

manutenção dos preços praticados pelo mercado de lácteos e o aquecimento do

mesmo, aliado à implementação de políticas públicas voltadas para o fortalecimento

da cadeia produtiva do leite são positivos para o setor. Além disso, a região Nordeste,

de forma peculiar, apresenta cenário favorável e com boas perspectivas para o

desenvolvimento da atividade nos próximos anos, o que pode garantir a rentabilidade

ao produtor.

Então, esta indústria terá como objetivo a produção de leite tipo B e leite

condensado, que possui um maior valor agregado, para atender a demanda local e

regiões próximas.

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2. DEFINIÇÃO DO MERCADO E DO TAMANHO DO MESMO

A preocupação com o consumo de alimentos nutritivos e uma alimentação

balanceada pela população, o combate a desnutrição nas famílias de baixa renda, e

aumento da renda familiar, são fatores que refletem no aumento do consumo de leite

em todo o país. Por ser o leite fonte de cálcio, mineral fundamental para boa formação

dos ossos, vitaminas, proteínas, potássio, aminoácidos e fósforo, o Ministério da Saúde

recomenda para crianças de 5 a 9 anos, adolescentes de 10 a 19 anos e adultos de 29

anos ou mais de idade, o consumo de 146, 256 e 219 litros de leite por ano,

respectivamente. Isto reflete em termos gerais uma demanda na cidade de Açailândia-

MA, de 1.598.262 litros de leite por ano de crianças, 5.658.112 litros de leite por ano

de adolescentes e 13.333.158 litros de leite por ano de adultos (Fonte: IBGE e

EMBRAPA,2010).

O mercado lácteo de leite tipo B, foi então escolhido como nicho de atuação,

não só por sua demanda na região, mas também pela oportunidade de diversificação de

seus produtos.

No processo a ser implantado no município de Açailândia-MA, também será

produzido leite condensado, e com malha logística rodoviária e ferroviária já instalada

na cidade, o processo terá como objetivo atender o mercado da região Pré-Amazônica,

Região Tocantina, o estado do Maranhão e sua capital.

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3. JUSTIFICATIVA DA LOCALIZAÇÃO DO PROCESSO INDUSTRIAL

Escolheu-se a cidade de Açailândia a Oeste do estado do Maranhão para

implantação do processo, devido ao forte aumento na demanda de produtos lácteos

causada pela urbanização de pequenas cidades da região e aumento da renda media das

classes C, D e E, que correspondente a 94% da população, processos esses induzidos

pela construção da Usina Hidrelétrica de Estreito, expansão do polo siderúrgico de

Açailândia e Marabá além da instalação de novos projetos industriais nessa região.

Segundo dados da Pesquisa Pecuária Municipal (PPM) do IBGE a região

nordestina nos últimos anos vem obtendo expressivos aumentos de produção de leite a

nível nacional, sendo que no período de 2000 a 2006, a produção na região cresceu

48,1%, com destaque para alguns estados como Maranhão, Pernambuco e Sergipe.

Estes mais do que dobraram a produção de leite, apresentando crescimentos de

127,5%, 115,8% e 110,7%, respectivamente.

Atualmente o Estado do Maranhão aparece como o quarto maior produtor de

leite do nordeste, sendo o segundo maior em área e rebanho, indicando um grande

potencial produtivo ainda não explorado.

Do crescimento da produção de leite do estado do Maranhão, 77% vieram de

uma única mesorregião a Oeste Maranhense, que no período de 2000 a 2006 cresceu

222%; passando de 66,3 milhões para 213,6 milhões de litros de leite produzidos,

representando 62,6% do total do leite produzido no Estado (IBGE, 2006).

A principal bacia leiteira do estado concentra-se no entorno dos municípios de

Imperatriz e Açailândia, correspondente a 91% da oferta global do território,

abastecendo de diversas cidades e núcleos urbanos importantes no interior do

Maranhão (Sindicato das Indústrias de Leite do Estado do Maranhão- SINDLEITE).

Açailândia é o oitavo município mais populoso do estado, com um total de

104.047 habitantes segundo estimativa do IBGE em 2010.

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O PIB de Açailândia em 2010 foi de R$ 1.924.869,500, representando o 2°

maior PIB do estado e constituindo a maior renda per capita do Maranhão equivalente

a R$ 18.500,00 por habitante, segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística.

O município conta com diversos estabelecimentos comerciais dos mais diversos ramos

do comércio e serviços, e já detém o maior rebanho bovino do estado, com um total de

435.275 unidades cadastradas na Agência Estadual de Defesa Agropecuária do

Maranhão (Aged). Isso representa aproximadamente 40% de todo o rebanho da região

de Açailândia (que reúne Cidelândia, Bom Jesus das Selvas, Itinga, São Francisco do

Brejão, Buriticupu, Vila Nova dos Matírios, e São Pedro da Água Branca).

Este aumento do rebanho reflete no crescimento da produção do leite no estado

que foi de 376 milhões de litros em 2010, com um crescimento de 5,8 em relação a

2009.

A localização estratégica também é levada em conta, já que através das

ferrovias que cortam a cidade, poderia se atingir grandes centros urbanos, como

Belém-PA, Palmas-TO, Anápolis-GO, e Distrito Federal através da Ferrovia Norte-

Sul; São Luís-MA através da Ferrovia Carajás, Marabá, Paraopeba, Imperatriz, Porto

Franco e outras cidades da Região Tocantina, através das rodovias. No entanto, o leite

tipo B e leite condensado, para que possa ser transportado pelas ferrovias, necessita de

investimento em equipamentos específicos e em estratégia logística específica, pois

não possuem vagões ferroviários próprios para este fim.

4. CAPACIDADE DE PRODUÇÃO

A capacidade de produção prevista para o laticínio será de 18.000 litros de leite

por dia, gerando uma capacidade produtiva anual de aproximadamente 6.480.000 litros

de leite. Para efeitos de recebimento matéria prima não haverá problemas que

implicam na capacidade produtiva, mesmo em períodos de seca o período de maior

redução do volume de leite in natura entregue pelo produtor visto que no município de

Açailândia, onde o laticínio será instalado, a capacidade de produção de leite instalada

é de 276.834.900 litros/ano (EMBRAPA 2005).

O laticínio produzirá basicamente dois produtos leite pasteurizado longa vida e

leite condensado. Como cada um dos produtos demanda um processo produtivo

relativamente diferenciado a capacidade de produção total de 18.000 L /dia será

dividido em duas correntes de produção:

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5.500 litros de leite por dia destinado a produção de leite B;

12.500 litros de leite por dia destinado a produção de leite condensado;

Vale ressaltar que a capacidade produtiva poderá sofrer mudanças ao longo do

desenvolvimento do projeto ou passar por expansão após implantação do mesmo, pois

a capacidade produtiva necessita ser suficiente para atender o mercado que se

concentra em dois grandes grupos potenciais de consumidores.

Aqueles que utilizam o leite e derivados para o consumo direto:

bares, restaurantes, supermercados e consumidor final.

Aqueles que incorporam o leite como insumo em seus produtos,

indústrias de sorvetes, doces e alimentos em geral.

5. OBJETIVO E JUSTIFICATIVA DO PROCESSO DO LEITE B E LEITE CONDENSADO

Para atingir os novos padrões sanitários e ao mesmo tempo atender ao aumento

do consumo de leite e de seus derivados, é necessário a aplicação e aprimoramento de

técnicas de higienização, transporte e conservação, com o objetivo de garantir um

produto seguro e nutritivo, com maior vida-de-prateleira. Para isso existem inúmeros

processos que podem ser empregados ao processamento de leite para melhorar a sua

qualidade e aumentar a vida de prateleira do produto.

A seguir serão tratados detalhes operacionais e técnicos do projeto de produção

de leite Tipo B e leite condensado em embalagens longa-vida.

Após a recepção, filtração e resfriamento do leite in natura, o leite segue para o

processo de padronização da gordura e da matéria sólida. Em seguida o leite passará

por um processo de pasteurização rápida, mais usada em indústrias de médio e grande

porte, visto que a capacidade produtiva do laticínio a ser implantado será de 18 m3 de

leite ao dia. Nesta etapa o leite será aquecido a 75°C por 15 segundos, em um

equipamento com trocadores de calor de placas, para assegurar a eficiência de troca

térmica. A temperatura e o tempo de pasteurização foram determinados o suficiente

para destruir o maior número possível de micro-organismos nocivos à saúde, sem

modificar significativamente as propriedades e a composição do leite.

Após a pasteurização, padronização e cumprimento dos quesitos de qualidade,

o leite classificado como Tipo B, é envasado e estocado em câmera fria. Do demais,

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2/3 será destinado ao processo de fabricação do leite condensado, onde também

passará por padronização, onde ocorrerá a adição solução de sacarose a 75% m/m.

Por ser o leite um produto termo sensível, de modo a evitar a degradação das

proteínas, caramelização dos açúcares, garantindo economia de energia utilizada na

forma de vapor, será utilizado um evaporador de alimentação direta e múltiplo efeito

de três estágios.

Após a concentração de leite no processo de evaporação, o produto segue para

resfriamento e cristalização da lactose, etapas mais importantes no processo de

fabricação de leite condensado.

A água presente no leite condensado pode reter somente metade da lactose

presente na solução. A outra metade, então, irá precipitar na forma de cristais. Se a

lactose livre se precipitar, cristais de açúcar irão crescer produzindo cristais de elevado

tamanho (maiores que 10 μm), que trarão ao produto características indesejadas na

maioria das aplicações. Para evitar a formação de grandes cristais, o processo de

cristalização deve ser muito controlado, de forma que a lactose forme diversos

pequenos cristais na solução supersaturada sob temperaturas normais de

armazenamento (15°C-25°C). Desta forma, o leite condensado que sai do processo de

evaporação deve ser rapidamente resfriado até a temperatura de 25°C - 30°C e, nesta

etapa, é necessário adicionar pequenos e finos cristais de lactose (aproximadamente

0,05% do total de produto), que formarão os pequenos cristais na solução.

Após o resfriamento e adição de lactose, o produto é estocado em tanques com

temperatura controlada, até que o processo de cristalização seja completado. Este

processo pode demorar até 12 h e após esta etapa o produto pode ser enlatado e

estocado em temperatura ambiente.

6. ASPECTO/IMPACTO SOCIAL E AMBIENTAL DO PROCESSO ESCOLHIDO

O leite e seus derivados assumem papel destacado na geração de ocupação e

renda no meio rural, tanto pela questão econômica quanto pela questão social. Presente

em todos os estados da Federação, a pecuária do leite emprega mão de obra, gera

excedentes comercializáveis e garante renda para boa parte da população brasileira.

O leite e seus derivados têm relevância em termos mundiais, por serem

produtos básicos na dieta de diversas sociedades e por ter repercussões importantes na

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saúde humana. Este segmento da indústria nacional é amplo e diversificado e nele

estão presentes empresas de laticínios de vários portes, desde pequenas fabricas até

multinacionais (SEBRAE, 1997).

Apesar da relevância econômica e social da atividade, a produção é tipicamente

familiar. Esse tipo de atitude ocorre devido à incapacidade gerencial e tecnológica

desses produtores, que não buscam, ou têm dificuldade de acesso à capacitação, que

traria resultados positivos, através da redução de custos de produção e melhoria do

processo produtivo e, por isso, preferem, quase sempre, abandonar a atividade.

Com a instalação do Laticínio, será implantado um programa de aumento do

número de produtores associados nas Cooperativas já existentes, capacitando-os em

tecnologias de alto nível de produção, sem perder o foco na sustentabilidade.

O projeto do laticínio pretende implantar ações sustentáveis para a produção de

leite tipo B e leite condensado, instalando redes de capitação de água das chuvas,

tratamento de resíduos com membranas semipermeáveis, estação de tratamento de

efluentes e a utilização de energia solar.

A aplicação de processos com membranas tem sido motivada na idéia de

reduzir a quantidade de matéria orgânica e inorgânica da água branca, com

reaproveitamento no processo de derivados do leite. Possuem outras vantagens como

não envolver mudança de fase, serem a térmico, não necessitar de aditivos químicos,

ser de simples conceito e operação, serem modulares e apresentar facilidade para

realização de ampliação de escala, necessitar de baixo consumo de energia, apresentar

uso racional de matérias primas e recuperação de subprodutos (DROLI, 2001).

Todas essas vantagens mostram que a implantação do laticínio se preocupa

com as questões ambientais e socioeconômicas, gerando renda e suprindo a demanda

de leite da região.

7. FLUXOGRAMA DO PROCESSO

Page 10: Justificativa da escolha do tema.docx

Figura 1 Fluxograma do processo (Utilizou-se o Smartdraw para design do processo )

O leite recepcionado é analisado físico-química passa por um filtro para evitar

qualquer tipo de impureza como terra, galhos, gramas durante o processo. Ele então é

resfriado e armazenado á uma temperatura de 4°C. Parte desta matéria prima é

utilizada para a produção de leite B, este é pasteurizado, misturado e resfriado, pronto

para envase. A outra parte é destinada a produção de leite condensado, este é enviado

para um sistema de evaporadores em série para concentrar o teor de sólidos em 70%,

logo em seguida um cristalizador tem a função de formar cristais com o tamanho

abaixo de 10 micrómetros para assegurar um produto de qualidade.

8. PLANEJAMENTO DAS ATIVIDADES

Tabela 1 Cronograma das atividades

REFATIVIDADES E

METAS

DATAS/2012

20 a 26/03

25 a 28/03

030 a 02/04

02 a 04/03

06 a 09/04

10 a 11/0

4

11 a 16/04

18 a 30/05

10 a 18/06

15 a 25/06

17 a 25/06

29/06023 a 29/06

01Justificativa da escolha do tema.

02Definição do mercado e do tamanho do mesmo

03Justificativa da localização do processo industrial

04Capacidade de produção.

05 Objetivos e

Page 11: Justificativa da escolha do tema.docx

REFATIVIDADES E

METAS

DATAS/2012

20 a 26/03

25 a 28/03

030 a 02/04

02 a 04/03

06 a 09/04

10 a 11/0

4

11 a 16/04

18 a 30/05

10 a 18/06

15 a 25/06

17 a 25/06

29/06023 a 29/06

justificativas para escolha do processo

06Impacto social e ambiental do processo escolhido

07Fluxograma do processo

08Revisão da literatura referente ao tema escolhido.

09Balanço de Massa e de Energia

10Dimensionamento de equipamentos e linhas principais

11Avaliação Econômica

12Apresentação do Projeto.

13

Elaboração do Maquetes/Protótipos

9. BALANÇO DE MASSA E ENERGIA

Equações empíricas adaptadas por Minin et. al. (2002) de propriedades termo

físicas do leite:

O calor específico do leite (J / Kg ∙ K ¿varia linearmente com a temperatura e

pouco influenciado pelo conteúdo de gordura (Castro, 2006).

C pL (τ , x )=1401,7+2,1∙ τ+2101,6 ∙ (1− x )−402,2 ∙ x (1)

Page 12: Justificativa da escolha do tema.docx

A densidade do leite (Kg /m3)varia de acordo com a sua concentração e

amplamente influenciada pela temperatura (Castro, 2006).

ρ (τ , x )=1185,64−0,341 ∙ τ−58,239 ∙ (1−x )−13,4093 ∙ x (2)

A entalpia do leite (J / Kg ¿pode ser calculada, integrando-se a Equação 1 desde

a temperatura de referencia (T r) ate a temperatura de ebulição do leite (τ ):

h (τ , x )=(3,5833−2,5838 ∙ x ) ∙ ( τ−T r )+0,00105 ∙(τ2−T r2) (3)

Equação de Antoine

τ=(−B)/( ln (P)−A)−C (4)

Onde: A=18,19B=3761,4C=223,3

9.1. Balanço de energia do resfriador I:

Tempo de operação (Top): 8 h / dia

Utilizando equação 1 e 4 tem-se:τ=340,1 KC pL=3987,307 J / Kg ∙ K

C p água=4194 J / Kg ∙ K

mágua ∙ Cp água ∙ ∆ T água=F ∙C pL ∙ ∆ T L ∙ Top

mágua=5154,59 Kg /dia

9.2. Balanço de energia no trocador de calor:

m água =?

T= 277 K

T= 295 K

T= 293 K

T= 293 K

F= 18302,94 Kg/dia; x = 0,12

m água = ?

T= 346 K

T= 365 K

T= 313 K

T= 277 K

F= 5592,5 Kg/dia; x = 0,12

Page 13: Justificativa da escolha do tema.docx

Tempo de operação (Top): 8 h / dia

Utilizando equação 1 e 4 tem-se:τ=340,1 KC pL=3987,307 J / Kg ∙ K

C p água=4194 J / Kg ∙ K

mágua ∙ Cp água ∙ ∆ T água=F ∙C pL ∙ ∆ T L ∙ Top

mágua=2350,96 Kg /dia

Q=9,82 kW ,considerando uma eficiênciade60 % .

Como o custo do kW ∙ h é de 0,31 centavos, o preço anual do custo de energia

para este equipamento é R$ 8.799,20, pois o laticínio processa matéria prima durante 8

h/dia.

9.3. Balanço de energia no resfriador II:

Tempo de operação (Top): 8 h / dia

Utilizando equação 1 e 4 tem-se:τ=340,1 KC pL=3987,307 J / Kg ∙ K

C p água=4194 J / Kg ∙ K

mágua ∙ Cp água ∙ ∆ T água=F ∙C pL ∙ ∆ T L ∙ Top

mágua=4366,39 Kg /dia

9.4. Balanço de massa e energia em evaporador triplo efeito:

m água =?

T= 277 K

T= 275 K

T= 303 K

T= 346 K

F= 5592,5 Kg/dia; x = 0,12

Page 14: Justificativa da escolha do tema.docx

Figura 2 Programa evaporadores utilizado para balanço de massa e energia em evaporador triplo efeito.

Figura 3 Resultados do programa evaporadores para balanço de massa e energia

Pelo programa evaporadores na figura 1 acima, é possível contabilizar a

quantidade de energia necessária para ter 70% de sólidos no produto de fundo no final

da série de evaporadores, logo:

Page 15: Justificativa da escolha do tema.docx

Deve-se fornecer 16318,16 Kg/dia de vapor saturado à uma temperatura de

121,1 °C para o processo com o objetivo de se atingir 70% de sólidos na final do

efeito. O calor requerido é de Q=0,42 MW .

Como o custo do kW ∙ h é de 0,31 centavos, o preço anual do custo de energia

para este equipamento é R$ 135.169,02, pois o laticínio processa matéria prima

durante 8 h/dia.

10. DIMENSIONAMENTO DE EQUIPAMENTOS E LINHAS

10.1. Dimensionamento do trocador de calor tipo placa

Dados:

Fluido quente (água)

C p água=4194 J / Kg ∙ K

mágua=2350,96 Kg /dia

Te= 265 K

TS= 313 K

Fluido frio (leite)

C pL=3987,307 J / Kg ∙ K

mleite=5592,5 Kg /dia

Te= 277

Ts= 346 K

Tempo de operação (Top): 8 h / dia

coeficiente global de transferênciade calor parao trocador :900W

m2 . K

Balanço Térmico:

O calor recebido pelo leite é:

Q=mleite .C p liete . (T S−T E ) . Top

Q=16,37 KW

considerando uma eficiênciade 60 % parao trocador de calor , temos

Q=9,82 KW

Cálculo do MLDT

ΔT max=313−277=36 K

ΔT min=365−346=19

Page 16: Justificativa da escolha do tema.docx

MLDT=ΔT max−ΔT min

ln( ΔT max

ΔT min)

=36−19

ln(3619 )

MLDT=26,60 K

Cálculo da Área de Troca de Calor

Q=U g . Ae . ( MLDT ) → Ae=Q

U g . ( MLDT )

Ae=0,44 m2

Número de placas Necessárias:

n= Área necessariade troca decalorÁrea por placa

= 0,41 m2

0,0864 m2=5 placas

10.2. Dimensionamento para o trocador de Calor contracorrente casco-tubos TC-1.2: (Resfriador II)

Dados:

Fluido frio (água)

C p água=4194 J / Kg ∙ K

mágua=4366,39 Kg /dia

Te= 275 K

TS= 303 K

hH 2 O=¿3000W . m−1 . K−1¿

Fluido quente (leite)

C pL=3987,307 J / Kg ∙ K

mleite=5592,5 Kg /dia

Te= 346 K

Ts= 277 K

hH 2 O=¿1200W . m−1 . K−1¿

A tubulação de 0,5 pol de diâmetro é construída em aço inox (k=21 W .m-1.K-

1 ) de 3 mm de espessura:

Temos que:

1U g

= 1hleite

+ xk+ 1

hH 2O

=1,3 x 10−3

Page 17: Justificativa da escolha do tema.docx

Portanto o coeficiente global de troca térmica será:

Ug = 769,2 W.m-2.K-1

Balanço Térmico:

Calor removido do leite:

Q=mlei te . Cp liete . (T S−T E ).top

Q=16,37 KW

considerando uma eficiênciade 60 % parao trocador de calor , temos

Q=9,82 KW

Cálculo do MLDT

ΔT min=277−275=2 K

ΔT max=346−303=43 K

MLDT=ΔT max−ΔT min

ln( ΔT max

ΔT min)

= 43−2

ln( 432 )

MLDT=13,36 K

Cálculo da Área de Troca de Calor

Q=U g . Ae . ( MLDT ) → Ae=Q

U g . ( MLDT )

Ae=1,00 m2

Sendo:

Comprimento do trocador de calor: 2 m

Logo o numero de tubos será:

Dexterno dos tubos=0,0127 m

2=0,00635 m

Logos o numero de tubos será:

n=Ae

A portubo

=Ae

2. π .0,00635 . LT . C

n = 13 tubos

Page 18: Justificativa da escolha do tema.docx

10.3. DIMENSIONAMENTO DO TANQUE DE MISTURA

Dados:

Q =13 m3/dia

V h=0,694 m3

Considerando:

DH=H H

V H=π . DH

2

4. H H

Logo:

DH = 0,96 m ou 96 cm

HH = 0,96 m ou 96 cm

H H=23

. HT

HT = 1,432 m

Page 19: Justificativa da escolha do tema.docx

V T=π . DT

2

4. HT

VT = 1035 litros

Dimensões Padrão do Tanque de Mistura

Da

D t

=13

;HDt

=1;EDa

=1 ;WD a

=15

;LDa

=14

Dt=96 cmDa=31,7cmH=1,432 m

h=96 cmW =6,336 cmL=1,65cmE=31,7 cm

Tipo de Agitador: Turbina de Disco de Rushton de 6 Pás

Calculo da potencia de agitação

N °ℜ=ρ .N . Di

2

μ=

1016,83.0,53 .(0,317)2

0,001631

N °ℜ=33203,87

Com defletedor :

Np = 6,87

Logo a potencia de agitação será:

P=0,533 . 0,32 .5,87 .1016,831

P = 89 W ou 0,11 Hp

10.4. DIMENSIONAMENTO DA BOMBA

Dados:

Q=18 m3/dia (Planta)

Tempo de operação (Top): 8 h / dia

Rendimento da bomba = 50%

Tubulação aço inoxidável

Sucção da Bomba

D comercial =21/2 pol

DI=62,7 mm

v=1,17 m/s

Page 20: Justificativa da escolha do tema.docx

N°Schedule 40

Descarga da bomba

D comercial =2 pol

DI=62,7 mm

v=1,67 m/s

N°Schedule 40

Page 21: Justificativa da escolha do tema.docx

Altura manométrica de sucção:

Desnível de sucção 2,54 m

9 metros de tubulação 0,285m

1 curva de 90° 0,10 m

1 válvula de gaveta 0,40 m

Total 3,325

Altura manométrica de recalque

Altura de recalque 2,5 m

14 metros de tubulação 0,215 m

3 curvas de 90° 0,30 m

Total 3,598

Calculo da Altura manométrica total:

AMT = Altura manométrica de recalque + Altura manométrica de sucção

AMT= 6,923 m

Determinação do NPSHd

sendo: NPSHd > NPSHr +0,6

Altitude em relação ao nível do mar = 0 metros

Pressão Atmosférica (mca) = 10,33

NPSH d=Patm−P sat−H nivel do mar−H sucção

logo:

NPSH d=1,045 mca

Calculando a potencia da bomba

P=γ .Q . HB

nB

=9964,934 x 6,2.10−4 x6,9230,5

logo :P=85,55W ou 0,12 Hp

Page 22: Justificativa da escolha do tema.docx

11. AVALIAÇÃO ECONÔMICA DO PROJETO

Num cenário econômico globalizado, o mercado altamente competitivo torna

indispensável o estudo de viabilidade econômica e financeira de um projeto.

A escassez de recursos, frente às diversas necessidades das empresas, faz com

que se procure aperfeiçoar a utilização de tais recursos, minimizando riscos e

maximizando retorno financeiro associado (LAPPONI, 2000).

Geram-se projetos de implantação de novas atividades, expansão, modernização,

etc., que imobilizam capital da empresa e dos quais se espera obter uma boa

rentabilidade. Como critério geral, a renda total deve exceder o total de gastos e

investimento inicial, considerando o valor presente dos fluxos de caixa.

11.1. Estimativa de Investimento - Custo do Projeto

Estimativa de investimento foi realizada pela equipe de engenharia da

Universidade Federal do Maranhão baseando-se em cotações recentes e com referências

de custo sobre o preço estimado dos equipamentos. Os seguintes itens abrangem o

escopo do projeto e foram estimados nos seguintes valores:

Tabela 2 Escopo de itens compreendidos na estimativa de investimento

ESTIMATIVA DE INVESTIMETO FIXOEquipamentos (E) R$ 132.300,79Instalação de equipamentos (0,39E) R$ 51.597,31Instrumentação Instalada (0,13E) R$ 17.199,10Tubulação (0,31E) R$ 41.013,24Eletricidade (0,1 E) R$ 13.230,08Prédios ( incluindo serviços) (0,55E) R$ 66.150,39Terreno (0,06E) R$ 7.938,05Engenharia e Supervisão (0,32 E) R$ 42.336,25Despesas durante a construção (0,34 E) R$ 44.982,27Serviços (0,55E) R$ 66.150,39

Subtotal R$ 482.897,87Imprevistos (0,1 subtotal) R$ 48.289,79

Total R$ 531.187,66

Page 23: Justificativa da escolha do tema.docx

Portanto, foi calculado um investimento total de R$ 531.187,66.

11.2. Fluxo de caixa

O fluxo de caixa do projeto foi definido a partir de valores anuais como especificado a seguir:

Tabela 3 Fluxo de caixa do projeto

ANO FLUXO DE CAIXA FATOR DESCONTO

CAIXA DESCONTADO

0 R$ -265.593,83 1,000000 R$ -265.593,831 R$ -265.593,83 0,943396 R$ -250.560,222 R$ -1.120.273,03 0,889996 R$ -997.039,013 R$ 348.712,11 0,839619 R$ 292.785,414 R$ 348.712,11 0,792094 R$ 276.212,655 R$ 348.712,11 0,747258 R$ 260.577,976 R$ 348.712,11 0,704961 R$ 245.828,287 R$ 348.712,11 0,665057 R$ 231.913,478 R$ 348.712,11 0,627412 R$ 218.786,29

∑VAL = R$ 12.911,01

O investimento foi determinado pelo valor da estimativa de investimento:

531.187,66 reais. O valor foi dividido em duas partes, 50% para serem gastos no ano 0,

representando o detalhamento do projeto citado na estimativa de investimento, e o

restante para ser gasto no ano 1, representando os demais itens da estimativa de

investimento. No ano 2 inicia-se a produção com 80% da capacidade efetiva até que

100% dela é utilizada no ano 3 gerando um caixa descontado de R$ 292.785,41, porém

o período mínimo para resultado positivo no VAL é de 8 anos que renderá um valor

positivo R$ 12.911,01.

Page 24: Justificativa da escolha do tema.docx

11.3. Custo fixo

A tabela 3 mostra os valores de custo fixo, que são aqueles que não estão

associados às quantidades de produtos processados, mantendo-se dentro de um mesmo

patamar, independentemente, do aumento ou queda da produção ou das vendas no

laticínio.

Tabela 4 Custo fixo do projeto

CUSTO FIXO DO PROJETOImpostos (ICSM R$ 197.128,42Depreciação (prédio) -50 anos R$ 1.984,51Depreciação (máquinas) - 8 anos R$ 13.230,08Custos administrativos R$ 178.500,00TOTAL R$ 390.843,01

Os impostos considerados foram o ICSM (imposto estadual sobre operações

relativas à Circulação de Mercadorias e sobre Prestações de Serviços) com o valor atual

de 17% de acordo com o decreto n°6284, de 14/03/97, Diário Oficial do Estado de 15 e

16/03/97 e o IR (Imposto de renda) com a taxa anual de 15% sobre o lucro líquido da

empresa.

Considerou-se 10% do valor investido nos equipamentos e 3% do valor

investido nos prédios geram o investimento que deve ser realizado para a depreciação

destes itens.

Nos custos administrativos estão incluídos pagamentos de funcionários

incluindo encargos sociais, laboratórios, segurança, manutenção de prédios, material de

limpeza e conservação.

Na tabela 4 é mostrado os custos variados, eles estão relacionados com a

produção e a venda. Esses custos apresentam particularidades em razão do tipo de

atividade que a empresa exerce. Na indústria de laticínio, incluíram-se, nesses custos, as

matérias-primas, utilidades, embalagens e mão-de-obra direta - salários e encargos

sociais dos recursos humanos ligados diretamente à produção.

11.4. Custo variado

Page 25: Justificativa da escolha do tema.docx

Tabela 5 Custos variados para produção do leite

CUSTOS VARIADOS P/ PRODUÇÃO DO LEITEMão de obra direta R$ 259.200,00Embalagens R$ 3.105,50Embalagens (leite condensado) R$ 2.757,60Matéria prima R$ 562.708,33Utilidades R$ 8.779,20Utilidades (leite condensado) R$ 135.169,02TOTAL R$ 1.230.919,65

A estimativa do custo de mão de obra direta foi obtida com base na média

salarial dos funcionários de supervisão e produção de R$ 2430,60. Operando a fábrica

com o total de 8 funcionários e levando-se em considerando os custos com o pagamento

de férias e 13°, o custo anual de mão de obra é de R$ 259.200,00.

A matéria prima custa ao laticínio R$ 0,50 o litro. Anualmente, será gasto R$

562.708,33 com matéria prima para se processar 18 mil litros de leite ao dia para a

produção de leite B e leite condensado.

Para o processo de resfriamento do leite e sua pasteurização será necessário o

gasto anual de R$ 8.779,20, no entanto para a produção do leite condensado o gasto de

energia chega a R$ 135.169,02 devido à necessidade da utilização de evaporadores.

A tabela 5 mostra o lucro obtido anualmente com as vendas de leite e

respectivamente seu ponto de equilíbrio na tabela 6.

Tabela 6 Lucro anual sobre a venda de leite B

Lucro bruto R$ 364.634,79Lucro tributário R$ 349.420,20Lucro líquido leite R$ 258.261,50

O lucro bruto foi obtido pela subtração das vendas totais com os custos totais. O

valor de R$ 364.634,79 positivo no caixa indica uma possível rentabilidade no projeto.

O lucro tributário leva em consideração a depreciação e finalmente para se obter o lucro

líquido levou-se em consideração o imposto de renda de 25%, restando R$ 258.261,50

no caixa.

A tabela 6 é mesma tabela 5, porém os lucros estão calculados com relação às

vendas do leite condensado.

Tabela 7 Lucro anual sobre a venda de leite condensado

Lucro bruto R$ 140.886,93Lucro tributário R$ 125.672,34Lucro líquido leite R$ 90.450,61

Page 26: Justificativa da escolha do tema.docx

O lucro líquido total é obtido pela soma do lucro líquido gerado pela venda de

leite B e leite condensado, totalizando 348.712,11 reais por ano.

A tabela 7 informa os valores de custo do valor do leite B para a indústria e o

quanto deve ser vendido para gerar um ponto de equilíbrio de 52%.

Tabela 8 Ponto de equilíbrio do leite B

Produzindo 836.458,33 litros de leite B tem-se o custo do litro de leite para o

laticínio de R$ 1,00. Para se atingir este ponto de equilíbrio o leite deve ser vendido a

1,90. Reduzindo os custos e comprando as embalagens mais baratas o preço pode se

tornar mais competitivo e retorno de investimento ocorreria mais rapidamente.

A tabela 8 informa os valores de custo do valor do leite B para a indústria e o

quanto deve ser vendido para gerar um ponto de equilíbrio de 74%.

Tabela 9 Ponto de equilíbrio do leite condensadoPonto de equilíbrio 0,73504045Capacidade de produção (L/ano) 325.914,58

CVU R$ 1,21849909CFT R$ 390.843,01PVU R$ 2,85N 239.560,40051

Lucro líquido total R$ 348.712,11

Ponto de equilíbrio 0,5173Capacidade de produção (L/ano) 836.458,33

CVU R$ 1,00CFT R$ 390.843,01PVU R$ 1,90N (L/ano) 432.737,92

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Produzindo 325.914,58 litros de leite B tem-se o custo do litro de leite para o

laticínio de R$ 1,22. Para se atingir este ponto de equilíbrio razoável o leite condensado

deve ser vendido a 2,85, no entanto oscilações fortes no mercado podem causar grandes

prejuízos, já que o ponto de equilíbrio esta acima de 70%. Para combater essas

oscilações deve cortar gastos e/ou comprar embalagens ou matéria prima mais baratas,

aumentar a capacidade de produção ou rever o projeto.

12. CONSIDERAÇÕES FINAIS

O projeto de produção de leite tipo B e leite condensado a ser implantado na

cidade de Açailândia-MA, investirá quase meio milhão de reais para produzir 5500

litros de leite tipo B e 3500 litros de leite condensado, com expectativa de tempo de

retorno dentro no oitavo ano de operação.

O custo unitário do leite tipo B de R$ 1,00 (um real) com margem de lucro de

90%, encontra-se dentro da média dos custos do mercado, oferece um bom ponto de

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equilíbrio (0,51) para indústria de alimentos, mas oferece uma curta faixa de lucro na

venda ao consumidor final. Fato que torna a logística importante fator de

competitividade.

Para produção do leite condensado, com custo de R$ 1,22 (um real e vinte e dois

centavos), para se atingir um ponto de equilíbrio razoável, é necessário um aumento

percentual maior do que a do leite (229%), com isso é conseguido um ponto de

equilíbrio de 0,75, ponto de equilíbrio razoável para indústria industrial de alimento, e

apesar do seu ponto de equilíbrio ser mais alto, as vantagem do produto como tempo de

prateleira e o valor agregado, demonstram se este o produto prioritário na produção.