FICHA DE COMPONENTE CURRICULAR

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FICHA DE COMPONENTE CURRICULAR CÓDIGO: FEQUI31014 COMPONENTE CURRICULAR: Cálculo de Reatores II UNIDADE ACADÊMICA OFERTANTE: Faculdade de Engenharia Química SIGLA: FEQUI CH TOTAL TEÓRICA: 30 CH TOTAL PRÁTICA: - CH TOTAL: 30 OBJETIVOS Estudar distribuição tempos de residência (DTR) e de idades do fluido; Analisar reatores não ideais; Avaliar os efeitos da difusão externa e interna em reações heterogêneas ocorrendo na superfície de catalisadores porosos. EMENTA Reatores químicos não ideais; análise de DTR; modelos de reatores não ideais; transferência de massa interna e externa em reatores. PROGRAMA 1 Distribuição dos Tempos de Residência (DTR) e de Idades 1.1 Medição e caracterização de DTR 1.2 DTR em reatores ideais 1.3 Análise de reatores reais 1.4 Reatores ideais x reatores não ideais 2 Efeitos da Difusão Externa em Reações Heterogêneas 2.1 Reação de um componente do fluido na superfície sólida 2.2 Resistência à transferência de calor e massa Coeficientes de transferência de massa Coeficientes de transferência de calor Difusão multicomponente em fluido 2.3 Diferenças de temperatura, concentração ou pressão parcial entre a fase bulk e a superfície da partícula catalítica. 3 Difusão e Reação em Catalisadores Porosos 3.1 Difusão no poro Definições e observações experimentais Descrição geral e quantitativa da difusão nos poros do catalisador 3.2 Difusão e reação dentro da partícula de catalisador O conceito de fator de efetividade 1 de 2

2 3.2.2 Critério para importância da limitação difusional Combinação da resistência à difusão interna e externa Critério experimental para o diagnóstico da ausência das limitações à transferência de massa Multiplicidade de estados estacionários em partículas de catalisador 3.3 Reações complexas na presença de limitações difusionais 3.4 Partículas não isotérmicas 3.5 Gradiente térmico dentro do catalisador 3.6 Gradiente térmico interno e externo BIBLIOGRAFIA BÁSICA FOGLER, H. S. Elementos de engenharia das reações químicas. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, HILL, C. Introduction to chemical engineering kinetics and reactor design. 2. ed. New York: John Wiley & Sons, LEVENSPIEL, O. Engenharia das reações químicas. Tradução da 3. ed. São Paulo: Blücher, BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR FROMENT, G. F.; BISCHOFF, K. B. WILDE, J. D. Chemical reactor analysis and design. 2. ed. New York: John Wiley & Sons Inc., LEVENSPIEL, O. Tracer technology: modeling the flow of fluids (Fluid Mechanics and Its Applications), New York: Springer, MISSEN, R. W.; MIMS, C. A.; SAVILLE, B. A. Introduction to chemical reaction engineering and kinetics. New York: John Wiley & Sons Inc., RAWLINGS, J.; EKERDT, J. Chemical reactor analysis and design fundamentals. [S.l.]: Nob Hill Pub SCHMAL, M. Cinética e reatores: aplicação a engenharia química: teoria e exercícios. 2. ed. Rio de Janeiro: Synergia SMITH, J. M.; NESS, H. V.; ABBOTT, M. Introdução à termodinâmica da engenharia química. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, APROVAÇÃO / / / / Carimbo e assinatura do Coordenador do Curso Carimbo e assinatura do Diretor da Unidade Acadêmica 2 de 2

3 UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FICHA DE COMPONENTE CURRICULAR CÓDIGO: FEQUI31015 COMPONENTE CURRICULAR: Controle de Processos Químicos I UNIDADE ACADÊMICA OFERTANTE: Faculdade de Engenharia Química SIGLA: FEQUI CH TOTAL TEÓRICA: 30 CH TOTAL PRÁTICA: - CH TOTAL: 30 OBJETIVOS Ao final da disciplina é esperado que o Aluno seja capaz de : a) Descrever e selecionar instrumentos de malhas de controle típicas da indústria química; b) Propor malhas de controle para equipamentos e unidades de processo típicas da indústria química. Adicionalmente, é esperado, também, que o aluno apresente as seguintes atitudes: a) Permanente busca de atualização profissional na área de conhecimento; b) Capacidade de desenvolver postura pró-ativa e empreendedora no que diz respeito ao tema contextualizado aos processos típicos da indústria química; e c) Fortalecimento da capacidade de raciocinar de forma sistêmica sobre o funcionamento de equipamentos e/ou instalações industriais químicas de modo a serem operados com melhor qualidade. EMENTA Instrumentação industrial; fundamentação teórica; elementos sensores de temperatura, vazão, nível, pressão, densidade, peso, umidade, variáveis analíticas e rotação; alarmes; simbologia utilizada em projetos de instrumentação industrial; transdução e transmissão de sinais; controladores de processo: modos e ações de controle; elemento final de controle: válvulas de controle, características inerente e instalada; dimensionamento; noções fundamentais de intertravamento; aquisição digital de dados; diagrama sinótico; instrumentação de unidades industriais químicas. PROGRAMA 1 Introdução 1.1 Introdução 1.2 Histórico da automação industrial: DDC, SDCD, CLPs 1.3 O problema de controle de processos 1.4 Redes: Sensorbus, Devicebus, Fieldbus. Protocolos HART e Foundation Fieldbus 1.5 Controle analógico e controle digital 2 Instrumentação Industrial 2.1 Conceitos e terminologias. Transmissão de sinais 2.2 Componentes e equipamentos elétricos e eletrônicos 2.3 Simbologia. Interpretação de simbologia. Fluxogramas conforme Norma ISA (Instrument Society of America) e NBR 2.4 Funções dos instrumentos: funções básicas; amplificadores, medidores analógicos e digitais; 1 de 3

4 transdutores, alarmes e controladores 2.5 Noções fundamentais sobre intertravamento 3 Sensores de Variáveis de Processos 3.1 Apresentação dos princípios de funcionamento de elementos sensores de pressão, de nível, de vazão, de temperatura, de densidade, de peso, de rotação, de umidade e de variáveis analíticas 3.2 Critérios para seleção e para aplicação em instalações industriais químicas 4 Válvulas de Controle 4.1 Apresentação dos principais elementos de uma válvula de controle 4.2 Tipos de válvulas 4.3 Ações de válvulas de controle 4.4 Seleção e dimensionamento 4.5 Curvas características 5 Controladores Clássicos PID 5.1 Controlador liga-desliga 5.2 Controlador proporcional 5.3 Controlador proporcional + integral 5.4 Controlador proporcional + integral + derivativo 5.5 Tipos de ação: ação direta e ação reversa 6 Instrumentação Aplicada a Equipamentos de Processo e Instalações Industriais 6.1 Instrumentação usada em bombas 6.2 Instrumentação usada em trocadores de calor 6.3 Instrumentação usada em fornos e caldeiras 6.4 Instrumentação usada em colunas de separação 6.5 Instrumentação usada em reatores químicos 6.6 Instrumentação de unidades industriais 6.7 Estudos de casos BIBLIOGRAFIA BÁSICA BEGA, E. A. Instrumentação industrial, 3. ed. Rio de Janeiro: Interciência, CAMPOS, M. C. M. M.; TEIXEIRA, H. C. G. Controles típicos de equipamentos e processos industriais. 1. ed. São Paulo: Edgard Blücher, DELMEE, G. J. Manual de Medição de Vazão. 3. ed. São Paulo: Edgard Blücher, BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR BEGA, E. A. Instrumentação aplicada ao controle de caldeiras. 3. ed. Rio de Janeiro: Interciência, COHN, P. E. Analisadores industriais. 1. ed. Rio de Janeiro: Interciência, CONSIDINE, D.M.; CONSIDINE, G.D. Process/industrial instruments and controls handbook. 3. ed. New York: McGraw Hill, MARTINS, N. Manual de medição de vazão através de placas de orifício, bocais e venturis. 1. ed. Rio de Janeiro: Interciência, SIGHIERI, L.; NISHINARI, A. Controle automático de processos industriais: instrumentação. 2. ed. São Paulo: Edgard Blücher, de 3

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6 UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FICHA DE COMPONENTE CURRICULAR CÓDIGO: FEQUI31016 COMPONENTE CURRICULAR: Engenharia Bioquímica II UNIDADE ACADÊMICA OFERTANTE: Faculdade de Engenharia Química SIGLA: FEQUI CH TOTAL TEÓRICA: 60 CH TOTAL PRÁTICA: - CH TOTAL: 60 OBJETIVOS Objetivo Geral: Fornecer ao aluno conceitos básicos e essenciais para que ele se torne capaz de planejar, conceber, projetar, acompanhar, operar e avaliar, técnica e economicamente, equipamentos e processos que envolvam a biotecnologia. Objetivos Específicos: Para se alcançar o objetivo geral, os objetivos específicos são: Avaliar os efeitos das condições ambientais dos processos enzimáticos e fermentativos; Especificar e dimensionar reatores enzimáticos e biológicos em termos de conversão do substrato, produtividade, dimensões e controles necessários; Especificar e dimensionar processos de esterilização associados à fermentações; Fazer scale-up e scale-down de processos fermentativos; Propor alternativas e especificar os processos de recuperação dos produtos de fermentação (downstream). Estudar processos fementativos de interesse comercial como, por exemplo, a fermentação alcóolica para produção de bioetanol. EMENTA Reatores biológicos; processos fermentativos descontínuos e contínuos; esterilização dos equipamentos, dos meios de fermentação e do ar; transferência de massa em sistemas biológicos; agitação e mistura; mudança de escala (scale-up e scale-down); controle dos processos enzimáticos e fermentativos; recuperação dos produtos da fermentação (downstream); estudo de um processo fermentativo importante (estudo de caso). PROGRAMA 1 Reatores em Processos Fermentativos-Reatores Reais e Estudos De Caso 1.1 Reator batelada-alimentada 1.2 O reator tubular com dispersão 1.3 Tempo de residência e associação de reatores 1.4 Processos fermentativos em reatores biológicos variados (reator airlift, reator leito fluidizado, reatores com separação de produtos, outros) 1.5 Produtividade de reatores biológicos 2 Esterilização do Mosto, do Equipamento e do Ar 2.1 Necessidades e objetivos da esterilização a nível de laboratório e industrial 2.2 Agentes de esterilização do mosto dos equipamentos 1 de 3

7 2.3 Cinética da esterilização pelo calor seco e úmido 2.4 Quimioesterilização dos equipamentos 2.5 Esterilização do ar 2.6 Tipos de filtros de ar utilizados na esterilização 3 Fenômenos de Transporte em Sistemas Biológicos 3.1 Transferência de massa em sistemas biológicos 3.2 Determinação de taxas de transferência de oxigênio 3.3 Fatores que interferem no coeficiente de transferência de massa 3.4 Fluidos não-newtonianos 3.5 Aeração e agitação mecânica 3.6 Correlação entre coeficientes de transferência de oxigênio e variáveis de operação. 4 Mudança de Escala (ampliação e redução) 4.1 Descrição das principais razões de interesse para mudança de escala 4.2 Bases de mudança de escala 4.3 Exemplos de mudança de escala considerando potência por unidade de volume de meio e coeficientes de transferência de oxigênio. 5 Recuperação dos Produtos de Fermentação 5.1 Recuperação de particulados 5.2 Isolamento de produtos 5.3 Precipitação 5.4 Cromatografias 5.5 Separação por membranas 6 Instrumentação e Controle de Processos Enzimáticos e de Fermentação 6.1 Necessidades de controles 6.2 Sensores ambientais físicos 6.3 Sensores associados células 6.3 Principais parâmetros a serem controlados 6.4 Sistemas de controle 7 Estudo de um Processo Fermentativo Particular 7.1 Descrição geral do processo 7.2 Escolha do micro-organismo 7.3 Matérias-primas 7.4 Preparação do meio 7.5 Escolha do tipo de processo e do reator 7.6 Controles de fermentação 7.7 Recuperação do produto BIBLIOGRAFIA BÁSICA KATOH, S.; YOSHIDA, F. Biochemical engineering: a textbook for engineers, chemists and biologists. New York: John Wiley Profession, 2009 SCHMIDELL, W; LIMA, U. A.; AQUARONE, E; BORZANI, W. Biotecnologia industrial: engenharia bioquímica. São Paulo: Edgard Blucher, v.2. SHULER, M. L.; KARGI, F. Bioprocess Engineering: basic concepts. 2. ed. São Paulo: Prentice Hall de 3

8 BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR CLARK, D. S.; BLANCH, H. W. Biochemical engineering. New York: Marcel Dekker METCALF, L.; EDDY, P. Wastewater engineering: treatment and reuse. 5. ed. New Delhi:Tata McGraw- Hill, SCHMIDELL, W; LIMA, U. A.; AQUARONE, E; BORZANI, W. Biotecnologia industrial: fundamentos. São Paulo: Edgard Blucher, v.1. SERAFINI, L. A.; BARROS, N. M.; AZEVEDO, J. D. Biotecnologia na agricultura e na agroindústria. Rio Grande do Sul: EDUCS, STANBURY, P. F.; WHITAKER, A.; HALL, S. J. Principles of fermentation technology. 2. ed. Oxford: Butterworth-Heinemann, APROVAÇÃO / / / / Carimbo e assinatura do Coordenador do Curso Carimbo e assinatura do Diretor da Unidade Acadêmica 3 de 3

9 UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FICHA DE COMPONENTE CURRICULAR CÓDIGO: FEQUI31017 COMPONENTE CURRICULAR: Fenômenos de Superfície e Eletroquímica UNIDADE ACADÊMICA OFERTANTE: Faculdade de Engenharia Química SIGLA: FEQUI CH TOTAL TEÓRICA: 30 CH TOTAL PRÁTICA: - CH TOTAL: 30 OBJETIVOS Aplicar os critérios de equilíbrio de fases em fenômenos de superfície; Conhecer e compreender os princípios e fundamentos envolvidos na Termodinâmica eletroquímica; Aplicar os critérios de equilíbrio químico em pilhas eletroquímicas. EMENTA Fenômenos de superfície; tensão superficial; dispersões coloidais; equilíbrio eletroquímico; aplicações dos sistemas eletroquímicos. 1 Fenômenos de Superfície 1.1 Tensão superficial 1.2 Grandezas de medidas de tensão superficial 1.3 Equação de Laplace 1.4 Ângulo de contato e molhabilidade 1.5 Espalhamento 1.6 Ascensão e depressão capilar 1.7 Interfaces sólido-líquido-gás 1.8 Adsorção 2 Dispersões Coloidais 2.1 Classificação 2.2 Dupla camada elétrica 2.3 Estabilidade e coagulação de dispersões coloidais 2.4 Formação de micelas 2.5 Fenômenos eletrocinéticos 3 Eletroquímica 3.1 Equilíbrio eletroquímico 3.2 Potencial químico de espécies carregadas 3.3 Diagrama de pilhas 3.4 Energia de Gibbs e o potencial da pilha PROGRAMA 1 de 2

10 3.5 A equação de Nernst 3.6 Eletrodo de hidrogênio e os potenciais de eletrodos 3.7 Dependência do potencial da pilha em relação à temperatura 3.8 Tipos de eletrodo 3.9 Medida do potencial das pilhas 3.10 Reversibilidade 4 Aplicações de Sistemas Eletroquímicos 4.1 Processos eletroquímicos industriais 4.2 Eletrodeposição 4.3 Células a combustível 4.4 Baterias 4.5 Corrosão eletroquímica BIBLIOGRAFIA BÁSICA CASTELLAN, G. W. Fundamentos da Físico Química. Rio de Janeiro: LTC, HAMANN, C.H.; HAMNETT, A., VIELSTICH, W. Electrochemistry. 2. ed. Weinheim: Wiley-VCH, SANDLER, S. Chemical, Biochemical, and Engineering Thermodynamics. 4. ed. New York: John Wiley, BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR BARD, A.J.; FAULKNER, L.R. Electrochemical methods: fundamentals and applications. 2. ed. New York: Wiley, KORETSKY, M.D. Termodinâmica para engenharia química. Rio de Janeiro: LTC McQUARRIE, D.A.; SIMON, J.D. Molecular thermodynamics. 3. ed. Sausalito: University Science Books, MORRISON, I.D.; ROSS, S. Colloidal dispersions: suspensions, emulsions, and foams. New York: Wiley, SMITH, J.; NESS, H.V.; ABBOTT, M. Introdução à termodinâmica da engenharia química. 7. ed. Rio de Janeiro: Editora LTC, APROVAÇÃO / / / / Carimbo e assinatura do Coordenador do Curso Carimbo e assinatura do Diretor da Unidade Acadêmica 2 de 2

11 UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FICHA DE COMPONENTE CURRICULAR CÓDIGO: FEQUI31018 COMPONENTE CURRICULAR: Fenômenos de Transporte III UNIDADE ACADÊMICA OFERTANTE: Faculdade de Engenharia Química SIGLA: FEQUI CH TOTAL TEÓRICA: 60 CH TOTAL PRÁTICA: - CH TOTAL: 60 OBJETIVOS Entender e quantificar os fundamentos do transporte de matérias e saber aplicá-los. EMENTA Transporte de matéria por mecanismo molecular; distribuições de concentrações em sólidos e em fluidos escoando em regime laminar; balanços de quantidade de movimento, de energia e de massa simultâneas em sistemas multicompostos; distribuição de concentrações em problemas com mais de uma variável independente; distribuição de concentrações em regime turbilhonar; aplicação da teoria da camada limite ao transporte da massa e de energia; transporte de massa em sistemas multifásicos; correlações para o transporte convectivo de massa. PROGRAMA 1 Transporte de Matéria por Mecanismo Difusivo 1.1 Fundamentos da transferência de massa 1.2 Quantificação de concentrações, velocidades e fluxos de massa 1.3 Analogias entre os transportes difusivos de quantidade de movimento, energia e matéria: as difusividades e os números de Schmidt e Prandtl 1.4 Correlações para estimação da difusividade mássica em sistemas binários gasosos e líquidos 1.5 As diversas formas da lei de Fick para o transporte de matéria 1.6 As diversas formas para as equações diferenciais para a transferência de massa 2 Distribuição de Concentrações em Sistemas Binários 2.1 Evaporação de líquidos: estados estacionário e pseudo-estacionário 2.2 Sublimação de sólidos em estados estacionário e pseudo-estacionário 2.3 Catálise homogênea 2.4 Catálise heterogênea 2.5 Distribuição de concentrações em regime laminar com mais de uma variável independente 3 Transferência Convectiva de Massa em Sistemas Monofásicos 3.1 As diversas formas para o coeficiente convectivo individual de transporte de matéria 3.2 Determinação dos coeficientes individuais de transporte de matéria por meio de correlações empíricas 1 de 2

12 3.3 Determinação dos coeficientes individuais de transporte de matéria por meio de analogias fenomenológicas (analogia de Chilton-Colburn) 4 Transferência de Matéria entre Fases 4.1 Coeficientes globais de transferência de massa entre fases e suas relações com os coeficientes individuais 4.2 Concentrações interfaciais e as equações de equilíbrio entre fases 5 Estudo da Camada Limite Mássica 5.1 Camada limite mássica desenvolvida sobre placa plana devido ao escoamento paralelo de um fluido newtoniano 5.2 Analogias entre as camadas limites fluidodinâmica, térmica e mássica desenvolvidas pelo escoamento de um fluido newtoniano paralelamente a uma placa plana 5.3 Espessuras das camadas limites fluidodinâmica, térmica e mássica e as relações entre as difusividades BIBLIOGRAFIA BÁSICA BIRD, R. B.; STEWART, W. E.; LIGHTFOOT, E. N. Fenômenos de transporte. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC INCROPERA, F. P.; DEWITT, D. P. Transferência de calor e massa. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC WELTY, J. R.; WICKS, C. E.; WILSON, R. E. Fundamentals of momentum, heat and mass transfer. 5. ed. Wiley, BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR ÇENGEL, Y. Transferência de calor e massa. São Paulo: McGraw Hill, CREMASCO, M. Fundamentos de transferência de massa. 2. ed. Campinas: UNICAMP Editoras, LIVI, C. Fundamentos de fenômenos de transporte. Rio de Janeiro: LTC, PITTS, D.; SISSON, L. Fenômenos de transporte: transmissão de calor, mecânica dos fluidos e transferência de massa. São Paulo: McGraw Hill do Brasil, SHERWOOD, T. K.; PIGFORD, R. L.; WILKE, C. R. Mass transfer. Boston: McGraw Hill, APROVAÇÃO / / / / Carimbo e assinatura do Coordenador do Curso Carimbo e assinatura do Diretor da Unidade Acadêmica 2 de 2

13 UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FICHA DE COMPONENTE CURRICULAR CÓDIGO: FEQUI31019 COMPONENTE CURRICULAR: Laboratório de Engenharia Química II UNIDADE ACADÊMICA OFERTANTE: Faculdade de Engenharia Química SIGLA: FEQUI CH TOTAL TEÓRICA: - CH TOTAL PRÁTICA: 30 CH TOTAL: 30 OBJETIVOS Objetivo Geral: criar a oportunidade do treinamento prático na aplicação dos conceitos teóricos estudados nas disciplinas de Operações Unitárias I e II. Objetivos Específicos: Para se alcançar o objetivo geral, os objetivos específicos são: Desenvolver o senso prático inerente ao engenheiro; Coletar, analisar e tratar dados experimentais; Acompanhar na prática os conceitos importantes das disciplinas teóricas estudadas; Desenvolver uma autonomia no que diz respeito à obtenção de dados experimentais não disponíveis na literatura; Exercitar a prática da escrita na elaboração de relatórios técnicos. Massa específica e distribuição granulométrica de sólidos particulados; escoamento em tubulações e acessórios; escoamento em meio porosos; bombas; separação sólido-fluido em campo centrífugo; separação sólido-fluido em campo gravitacional; separação sólido-fluido por meios porosos; trocadores de calor; evaporação; destilação. 1 Caracterização de Materiais Sólidos Particulados 1.1 Massa específica 1.2 Distribuição granulométrica por peneiramento 1.3 Distribuição granulométrica em campo gravitacional 2 Escoamento de Fluidos 2.1 Perda de carga em tubulações e acessórios 2.2 Perda de carga em meios porosos fixos 2.3 Perda de carga em meios porosos móveis (jorro e leito fluidizado) 2.4 Associação de bombas 3 Separação Sólido-Fluido 3.1 Hidrociclonagem EMENTA PROGRAMA 1 de 2

14 3.2 Sedimentação 3.3 Filtração 4 Separação envolvendo trocas térmicas 4.1 Trocador de Calor 4.2 Evaporação 4.3 Destilação BIBLIOGRAFIA BÁSICA FOUST, A. S. et al. Princípios das operações unitárias. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, FOX, R.; McDONALD, A. Introdução à mecânica dos fluidos. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, MASSARANI, G. Fluidodinâmica em sistemas particulados. 2. ed. Rio de Janeiro: UFRJ, PERRY, R. H.; GREEN, P. Perry's chemical engineering handbook. 8. ed. Boston: McGraw-Hill, WELTY, J. R.; WICKS, C. E.; WILSON, R. E. Fundamentals of momentum, heat and mass transfer. 5. ed. New York: John Wiley, BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR ALLEN, T. Particle size measurement. 5. ed. London: Chapman and Hall, BRUNETTI, F. Mecânica dos fluidos. 2. ed. São Paulo: Prentice Hall BUENO, A.; DEGREVE, L. Manual de laboratório de físico-química. São Paulo: Mcgraw-Hill, CASTELLAN, G. W. Físico-química. Rio de Janeiro: LTC, v.1. ÇENGEL, Y.; BOLES, M. Thermodynamics: an engineering approach. 6. ed. Boston: McGraw-Hill, FINNEMORE, E. J.; FRANZINI, J. B. Fluid mechanics with engineering applications. 10. ed. Boston: McGraw-Hill, FOGLER, H. S. Elementos de engenharia das reações químicas. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, GEANKOPLIS, C. Transport processes and separation process principles: includes unit operations. 4. ed. Englewood Cliffs: Prentice Hall International, LAZIC, Z. R. Design of experiments in chemical engineering. New York: Wiley VCH Verlag, McCABE, W. L.; SMITH, J. C. Unit operation in chemical engineering. 7. ed. Boston: McGraw-Hill, PITTS, D.; SISSON, L. Fenômenos de transporte: transmissão de calor, mecânica dos fluidos e transferência de massa. São Paulo: McGraw Hill, SIGHIERI, L.; NISHINARI, A. Controle automático de processos industriais: instrumentação. 2. ed. São Paulo: Blücher, SMITH, J. M.; NESS, H. V.; ABBOTT, M. Introdução à termodinâmica da engenharia química. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, YALKOVSKY, S.; HE, Y. Handbook of aqueous solubility data. Boca Raton: CRC Press, APROVAÇÃO / / / / Carimbo e assinatura do Coordenador do Curso Carimbo e assinatura do Diretor da Unidade Acadêmica 2 de 2

15 UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FICHA DE COMPONENTE CURRICULAR CÓDIGO: FEQUI31020 COMPONENTE CURRICULAR: Modelagem e Simulação de Processos UNIDADE ACADÊMICA OFERTANTE: Faculdade de Engenharia Química SIGLA: FEQUI CH TOTAL TEÓRICA: 45 CH TOTAL PRÁTICA: 15 CH TOTAL: 60 OBJETIVOS Desenvolver, simular e analisar modelos matemáticos fenomenológicos concentrados e estacionários de unidades de processos químicos; Desenvolver, simular e analisar modelos matemáticos fenomenológicos distribuídos estacionários e dinâmicos de unidades de processos químicos; Compreender os princípios da análise da dinâmica de sistemas. EMENTA Sistematização do desenvolvimento, simulação e análise de modelos fenomenológicos concentrados e distribuídos de unidades de processos químicos em estado estacionário e em estado não estacionário. PROGRAMA 1 Introdução 1.1 Definições: modelo matemático, simulação de processos 1.2 Aplicações, vantagens e desvantagens da simulação de processos 1.3 Etapas do desenvolvimento sistemático de modelos matemáticos para fins de simulação e análise 1.4 Classificação de modelos matemáticos baseados nos princípios dos fenômenos de transporte 1.5 Tipos de programas computacionais para a simulação e critérios para avaliação e seleção 2 Tratamento de Modelos Matemáticos para Fins de Simulação e Análise 2.1 Análise do número de graus de liberdade 2.2 Adimensionalização de modelos matemáticos 2.3 Linearização de modelos matemáticos 2.4 Perturbações 2.5 Análise de sensibilidade paramétrica 2.6 Validação de resultados simulados 2.7 Equações diferenciais ordinárias e parciais. Problemas de valor inicial e de valor no contorno. Condições iniciais e condições de contorno 2.8 Métodos numéricos para a solução de modelos concentrados 2.9 Métodos numéricos para a solução de modelos distribuídos 3 Modelagem e Simulação de Sistemas Concentrados 1 de 3

16 3.1 Modelos em estado não estacionário O tanque aberto com geometrias cilíndrica, cônica e esférica e com vazões de entrada e de saída variáveis O tanque fechado com pressão acima da superfície do líquido variável isotérmico O tanque fechado com pressão acima da superfície do líquido variável e compressão adiabática O tanque de mistura O tanque de aquecimento alimentado por duas correntes com área de troca térmica variável O prato de uma coluna de destilação O reator CSTR isotérmico e adiabático 3.2 Simulação de modelos em estado estacionário. Análise dos resultados 3.3 Simulação de modelos em estado não estacionário. Análise dos resultados 4 Introdução à Análise Dinâmica de Sistemas Lineares e Não Lineares 4.1 Definições Autovalor e autovetor Matriz jacobiana Espaço de fases. Plano de fases. Retrato de fases 4.2 Estabilidade e pontos fixos Classificação de pontos fixos 4.3 O modelo do reator bioquímico 4.4 O modelo de Lorenz e o comportamento caótico 5 Modelagem e Simulação de Sistemas Distribuídos 5.1 Modelos em estado estacionário Trocador de calor líquido-líquido Escoamento de gás em tubulação Reator tubular 5.2. Modelos em estado não estacionário Barra de metal com isolamento Trocador de calor casco-tubo Reator de leito fixo adiabático 5.3 Simulação de modelos distribuídos em estado estacionário. Análise dos resultados 5.4 Simulação de modelos distribuídos em estado não estacionário. Análise dos resultados BIBLIOGRAFIA BÁSICA BEQUETTE, B. W. Process dynamics: modeling, analysis and simulation. Upper Saddle River: Prentice Hall, FINLANYSON, B. A. Introduction to chemical engineering computing. New York: Wiley-Interscience, PINTO, J. C.; LAGE, P. L. C. Métodos numéricos em problemas de engenharia química. Rio de Janeiro: E-papers, BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR CONSTANTINIDES, A.; MOSTOUFI, N. Numerical methods for chemical engineers with matlab applications. Upper Saddle River: Prentice Hall, CUTLIP, M. B. Problem solving in chemical and biochemical engineering with polymath, excel, and matlab. Upper Saddle River: Prentice Hall, DAVIS, M. E. Numerical methods and modeling for chemical engineers. New York: John Wiley and Sons, RAO, S. S. Applied numerical methods for engineers and scientists. Upper Saddle River: Prentice Hall, de 3

17 RICE, R. G.; DO, D. D. Applied mathematics and modeling for chemical engineers. New York: John Wiley & Sons, APROVAÇÃO / / / / Carimbo e assinatura do Coordenador do Curso Carimbo e assinatura do Diretor da Unidade Acadêmica 3 de 3

18 UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FICHA DE COMPONENTE CURRICULAR CÓDIGO: FEQUI31021 COMPONENTE CURRICULAR: Operações Unitárias II UNIDADE ACADÊMICA OFERTANTE: Faculdade de Engenharia Química SIGLA: FEQUI CH TOTAL TEÓRICA: 60 CH TOTAL PRÁTICA: - CH TOTAL: 60 OBJETIVOS Analisar, conceituar, especificar, dimensionar e detalhar equipamentos utilizados para promover troca térmica. EMENTA Isolamento térmico; trocadores de calor; condensadores e refervedores; evaporadores; fornos, caldeiras e refrigeradores. PROGRAMA 1 Trocadores de Calor 1.2 Coeficiente global de transferência de calor 1.3 Escoamento de tubos concêntricos 1.4 Diferença média logarítmica de temperatura (escoamento paralelo e contracorrente) 1.5 Método da Efetividade 1.6 Mudanças nas Condições de operação do trocador de calor 2 Projeto de Trocadores de Calor Casco e Tubo 2.1 Condições de processo Temperatura de operação Propriedades físicas dos fluidos Perdas de carga admissíveis e velocidade de circulação Fatores de incrustações (TEMA) Locação dos fluidos no trocador 2.2 Definições Preliminares Códigos Escolha do tipo construtitivo Tubos, cascos, chicanas e bocais Pressão e temperatura de projeto Materiais Preenchimento da folha de dados 2.3 Dimensionamento do trocador de calor 1 de 3

19 2.3.1 Balanço térmico Perda de carga Considerações de projeto Roteiro de cálculo. Hidrostática do fluido Coeficiente global de transferência de calor 3 Evaporadores 3.1 Características das soluções a serem concentradas 3.2 Tipos de evaporadores 3.3 Desempenho de evaporadores tubulares 3.4 Capacidade de evaporador 3.5 Elevação do ponto de ebulição - Regras de Duhring 3.6 Efeito do atrito e da carga hidrostática do fluido 3.7 Coeficiente global de transferência de calor 3.8 Economia de evaporadores 3.9 Balanço entálpico num evaporador 3.10 Consumo de vapor 3.11 Cálculo de evaporadores de simples e múltiplo efeito 4 Geradores de Vapor: Caldeiras 4.1 Aplicações 4.2 Tipos de equipamentos 4.3 Componentes de uma caldeira 4.4 Equipamentos auxiliares 4.5 Tratamento d água de caldeiras 4.6 Projeto de uma unidade de geração de vapor 5 Redes de Trocadores de Calor 5.1 Quantidades mínimas de utilidades para aquecimento e resfriamento 5.2 Conceito de temperatura pinch 5.3 Projetos de redes de trocadores de calor 6 Refrigeração 6.1 Ciclos de refrigeração 6.2 Refrigerantes puros e combinados 6.3 Coeficiente de desempenho de ciclos de refrigeração 7 Isolamento Térmico 7.1 Procedimentos para seleção de isolantes térmicos 7.2 Comparação do desempenho de diferentes tipos de isolantes térmicos 7.3 Cálculo do raio crítico de isolamento BIBLIOGRAFIA BÁSICA HOLMAN, J. P. Heat transfer. Boston: McGraw Hill, KERN, D. Q. Processos de transmissão de calor. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, MARK, B.; KREITH, F. M. S. Princípios de transferência de calor. 1. ed. São Paulo: Thomson, STOECKER, W. F.; JABARBO, J. M. S. Refrigeração industrial. 2. ed. São Paulo: Edgard Blucher, BIBLIOGRAFIA COMPLEMETAR COSTA, E. C. Refrigeração. 3. ed. São Paulo: Edgard Blucher, COULSON, J. M.; RICHARDSON, J. F. Tecnologia química: uma introdução ao projeto em tecnologia química. Lisboa: Ed. da Fundação Calouste Gulbenkian, de 3

20 FOUST, A. S.; WENZEL, L. A.; CLUMP, C. W.; MAUS, L.; ANDERSEN, L. B. Princípios das operações unitárias. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, McCABE, W. L.; SMITH, J. C. Unit operation in chemical engineering. 7. ed. Boston: McGraw Hill, PERRY, J.; PERRY, R.; GREEN, D. Perry's Chemical engineers handbook. 8. ed. New York: McGraw- Hill, APROVAÇÃO / / / / Carimbo e assinatura do Coordenador do Curso Carimbo e assinatura do Diretor da Unidade Acadêmica 3 de 3