No atual cenário da indústria química mundial, é indiscutível que os profissionais que atuam diretamente nessa área precisam estar se adaptando constantemente às mudanças e evoluções sofridas pelas empresas que tentam inovar cada vez mais nesse setor.
Em particular, os Engenheiros Químicos são peças fundamentais para o funcionamento e crescimento das indústrias, uma vez que esses profissionais são responsáveis por projetar e operar instalações de uma planta química.
Para auxiliar os engenheiros nas suas diversas tarefas, surgem os softwares como ferramentas essenciais para agilizar as atividades desenvolvidas na execução e manutenção de projetos.
Na Engenharia Química, os programas computacionais são capazes de resolver problemas como dimensionamento de colunas de destilação, reatores químicos, trocadores de calor ou na simulação de funcionamento de equipamentos. No geral, os programas não apenas facilitam o trabalho, mas também ajudam a evitar erros e distrações que ocorrem naturalmente nos cálculos manuais e que podem provocar impactos irreversíveis em projetos.
Contudo, vale ressaltar que:
“O software não sabe engenharia química.”
Desta forma, o conhecimento do engenheiro químico e sua capacidade para manipular tais programas e interpretar resultados ainda é indispensável.
Em contraste com a elevada quantidade de softwares ofertados pelo mercado atualmente, seus preços se tornam um grande empecilho para a maior parte dos estudantes de engenharia em todo o mundo. Afinal, não é muito comum um estudante possuir a licença de programas que chegam a custar milhares de dólares. Para contornar isso, o ideal “Open Source“, desenvolvido por Eric Raymond em 1998, vem ganhando cada vez mais força e tem gerado bons frutos na disseminação de softwares gratuitos em todo o mundo.
1. COCO SIMULATOR
O COCO é um simulador de processos em estado estacionário, gratuito e de código aberto e, que opera de forma sequencial. Desenvolvido pela AmsterCHEM e colaboradores, o software oferece ao usuário uma interface simples e didática. Quando comparado a outros programas comerciais pagos, tais como o Aspen Hysys ou PRO/II, o COCO se destaca especialmente por apresentar bons resultados de simulação exigindo pouco poder computacional.
O nome “COCO” significa “CAPE-OPEN to CAPE-OPEN”, um padrão de interface que consiste em uma série de especificações para expandir o alcance da aplicação das tecnologias de simulação de processos. Desta maneira, este simulador permite a integração com outros programas, à exemplo do ChemSep (simulador de processos de separação), MATLAB, Excel e SciLab.
Este software acompanha um pacote de reações cinéticas e um pacote de termodinâmica, permitindo a execução de cálculos e simulação de diversas operações unitárias, como reatores químicos, colunas de destilação, bombas, trocadores de calor, etc.
No canal do Adilson José de Assis, professor da Universidade Federal de Uberlândia, você poderá ter acesso à uma playlist sobre o simulador COCO. Assista os vídeos clicando aqui.
Atualmente, o simulador é compatível apenas com o sistema operacional Windows. Você pode fazer o download gratuito do programa através deste link.
2. EMSO
EMSO é a sigla para Environment for Modeling Simulation and Optimization (do português, Ambiente para Modelagem, Simulação e Otimização). Escrito na linguagem C++, o EMSO teve seu desenvolvimento iniciado em 2001 pelo brasileiro Rafael de Pelegrini Soares, como parte do seu projeto de Mestrado em Engenharia Química, em parceria com a UFRGS e empresas nacionais do setor petroquímico.
Este poderoso software possui um ambiente gráfico que permite a modelagem matemática de processos em regime estacionário ou transiente para diversos equipamentos industriais. A linguagem de modelagem usada pelo EMSO abrange dois níveis: um baseado em equações e outro baseado em componentes. Sendo que esta é composta ainda por três entidades básicas: Models, Devices e Flowsheets. Essas características possibilitam que o usuário desenvolvam novos modelos dentro do software.
Você pode acompanhar os detalhes do programa através da referência:
SOARES, R. de P.; SECCHI, A. R. EMSO: A New Environment for Modelling, Simulation and Optimisation.
O EMSO apresenta uma interface compatível com a comunicação CAPE-OPEN, permite a exportação de resultados para o Excel, LibreOffice Calc, Matlab/Scilab e, um sistema de plugins onde o usuário pode inserir o código escrito em Fortran, C ou C++ nos modelos.
Para aprofundar seus conhecimentos, você pode consultar o manual do EMSO disponibilizado através deste link.
O programa está disponível para os sistemas Windows e Linux e pode ser baixado clicando aqui.
3. DWSIM
O DWSIM é um simulador de processos químicos compatível com o padrão CAPE-OPEN que oferece ao usuário uma interface gráfica moderna e didática, permitindo que os profissionais e estudantes da área de engenharia química possam simular e compreender diversos processos industriais, tudo de maneira gratuita.
Escrito em VB.NET e C #, o DWSIM apresenta um conjunto abrangente de operações unitárias, modelos termodinâmicos avançados, suporte para sistemas de reação, ferramentas de caracterização de petróleo e uma interface gráfica com todos os recursos.
Este software é compatível com os sistemas Windows, Linux, macOS, iOS e Android, oferecendo uma experiência completa e semelhante aos principais simuladores comerciais. Desta forma, o usuário pode ter acesso a um poderoso simulador de processos na palma da mão usando um sistema mobile, por exemplo.
Seus recursos também incluem o utilitário de otimização multivariada e análise de sensibilidade e a interface do Excel para cálculos termodinâmicos e muito mais.
O download do DWSIM pode ser feito através deste link.
4. SCILAB
O Scilab é uma linguagem de programação de alto nível que possui diversos algoritmos numéricos que abrangem muitos aspectos de problemas de computação científica. A linguagem começou a ser desenvolvida em 1990 por pesquisadores do Institut Nationale de recherche en Informatique et en Automtique (INRIA) e da École Nationale des Ponts et Chaussées (ENPC), na França.
A linguagem Scilab permite a compilação dinâmica e lincagem com outras linguagens como Fortran e C. Do ponto de vista de licença, Scilab é um software gratuito no sentido que o usuário não paga por ele, tendo aplicações principalmente em ambientes educacionais e industriais em todo o mundo. É compatível com os sistemas Linux, Windows e macOS. Este software faz frente ao mundialmente conhecido MATLAB. O Scilab não apenas se assemelha ao programa da MathWorks, como também entrega uma performance igualmente robusta, aparecendo como principal alternativa ao software pago.
O livro Resolvendo Problemas de Engenharia Química com o Software Livre Scilab do autor Wu Hong Kwong, aborda o software cujas principais características são:
- Capacidade de geração de gráficos bidimensionais e tridimensionais;
- Implementa diversão funções para manipulação de matrizes;
- Permite trabalhar com polinômios, funções de transferência, sistemas lineares e grafos;
- Implementa soluções de sistemas de equações diferenciais explícitos e implícitos; e
- Apresenta facilidade para a definição de funções.
Além dessas características, possui diversos módulos ou toolboxes para diferentes tarefas.
O software ainda apresenta o Xcos, um modelador e simulador de sistemas dinâmicos em domínios de tempo discretos e contínuos, semelhante ao Simulink do MATLAB.
O Scilab pode ser baixado através deste link.
5. GNU OCTAVE
Outra alternativa ao proprietário MATLAB é a poderosa linguagem de alto nível GNU Octave, desenvolvida para computação matemática em 1988 por James B. Rawling. Assim como o Scilab, o Octave também é de licença livre e foi escrito em C++. Este software, inicialmente desenvolvido para servir de referência para uma apostila de um curso de Projetos de Reatores Químicos, mais tarde foi aprimorado e hoje é utilizado no meio acadêmico, para pesquisas e projetos comerciais.
Possui ferramentas extensivas para a resolução de problemas lineares numéricos comuns de álgebra, cálculo aproximado de raízes de equações não-lineares, funções ordinárias, polinômios, cálculo de integrais, e integração numérica de equações diferenciais ordinárias e diferenciais-algébricas.
Detalhes do programa e página de download podem ser consultadas através deste link.
6. GMSH
O Gmsh é um software de código aberto desenvolvido por Christophe Geuzaine e Jean-François Remacle para geração malha de elementos finitos. O projeto foi desenvolvido com objetivo de fornecer uma ferramenta de malha rápida, leve e fácil de usar, com entrada paramétrica e recursos avançados de visualização. O Gmsh é construído em torno de quatro módulos: descrição geométrica, geração de malha, resolução e pós-processamento.
O usuário pode especificar qualquer entrada para esses módulos de maneira interativa, usando a interface gráfica do usuário, em arquivos de texto ASCII, usando a própria linguagem de script do Gmsh (arquivos .geo), ou usando a API (C ++, C, Python ou Julia Application Programming Interface).
O programa é compatível com os sistemas operacionais Windows, Unix/Linux e macOS. Se desejar aprofundar seus conhecimentos para o uso deste poderoso software, você pode acessar a documentação oficial neste link: http://gmsh.info/#Documentation ou ver alguns tutoriais feitos pela Universidade Federal do Rio Grande: https://labsin.furg.br/tutoriais/27-tutoriais.
O download do Gmsh pode ser feito clicando aqui.
7. OPENFOAM
OpenFOAM sigla para Open source Field Operation And Manipulation, é um software gratuito e de código aberto mundialmente conhecido, usado para o desenvolvimento de ferramentas de análise numérica com pré e pós-processamento para solução de problemas da mecânica do contínuo, com foco em Dinâmica dos Fluidos Computacional, sendo um dos programas mais poderosos para resoluções de problemas de CFD.
O programa escrito na linguagem de programação C++, foi criado por Henry Weller no final da década de 1980 no Imperial College London. Atualmente, é gerenciado, mantido e distribuído pela The OpenFOAM Foundation.
O programa poder ser baixado através deste link.
8. THERMOSOLVER
O ThermoSolver é um software de termodinâmica desenvolvido por Connelly Barnes, uma estudante de física e matemática computacional, como parte do seu projeto de doutorado. Atualmente, este programa acompanha o manual de engenharia e termodinâmica química do autor Milo D. Koretsky.
Este programa permite que os alunos realizem cálculos termodinâmicos complexos e explorem a termodinâmica de sistemas que seriam impossíveis de resolver sem um investimento significativo em programação.
Os principais recursos desse software são:
- Banco de dados com propriedades termodinâmicas para mais de 350 compostos;
- Módulo para solução das equações de estado de Peng-Robinson e Lee-Kesler;
- Os coeficientes de fugacidade podem ser resolvidos para espécies puras ou misturas;
- Os modelos de energia de Gibbs podem ser ajustados a dados de equilíbrio vapor-líquido isobárico ou isotérmico.
Você pode baixar esse software clicando aqui.
9. UCONEER
Cotidianamente, os engenheiros trabalham com diversas unidades em diferentes sistemas, tornando-se essencial a conversão dessas unidades para os padrões desejados. Para ajudar nisso, o software Uconeer conta com mais de 390 unidades básicas de engenharia em vários sistemas métricos.
O programa é ao mesmo tempo conversor e calculadora, pequeno, gratuito e especialmente voltado para as necessidades de estudantes e profissionais dessa área. Ele trabalha com as principais categorias, como área, força, volume, energia, massa, temperatura, velocidade, pressão entre outros.
Acesse a página de download do Uconeer clicando aqui.
10. EDRAW MAX
O Edraw Max é um software de diagramação técnica comercial 2D que ajuda a criar fluxogramas, organogramas, mapas mentais, diagramas de rede, plantas baixas, diagramas de fluxo de trabalho, gráficos comerciais e diagramas de engenharia. Apesar de não ser gratuito, este software apresenta várias versões de testes. Ele apresenta cerca de 12 módulos, os quais podem ser baixados e testados individualmente, dependendo da necessidade do usuário e, cada um dos módulos possui um tempo de testes que variam de 15 a 30 dias.
O programa é compatível com Windows, macOS e Linux. Você pode ver os detalhes do EDraw Max e realizar o download clicando neste link.
BÔNUS
CHECALC
O CheCalc (Chemical Engineering Calculations) é uma plataforma online e gratuita para cálculos de engenharia química que visa auxiliar estudantes em pesquisas acadêmicas e engenheiros de processo na operação e manutenção de plantas industriais.
O site conta com uma ampla biblioteca que abrange alguns módulos como
- Destilação;
- Conversão de Unidade;
- Cálculo de Bombas Hidráulicas;
- Estimativa de Propriedades pelo Método de Joback;
- Trocadores de Calor; entre outros.
Além de todos esses módulos inclusos, o site ainda oferece a possibilidade de baixar planilhas prontas para resolução de diversos problemas da Engenharia. Química.
Você encontrar as tabelas clicando deste link (https://chesheets.com).
A ideia geral deste artigo foi apresentar alternativas quanto às restrições orçamentárias ou de licenças comerciais que a maior parte dos programas desenvolvidos para a área de engenharia química apresentam.
Assim, reforço a importância dos estudantes e profissionais da engenharia química dominarem a maior quantidade de programas e ferramentas possíveis. Pois, isso facilita não apenas o trabalho e estudos no dia a dia, mas também nos capacita para atuar em todas as área da Engenharia Química.”
Fonte: LinkedIn Jefferson Veríssimo.
“O presente artigo teve por objetivo mostrar uma visão geral e fazer recomendações de softwares gratuitos que podem ser utilizados por profissionais e estudantes da área de engenharia química como alternativa aos principais programas comerciais da atualidade, reforçando a importância do aprendizado do uso desses softwares.”
Importante: A BetaEQ reproduziu na íntegra artigo do profissional Jefferson Veríssimo no LinkedIn, tal foi a qualidade do conteúdo elaborado. Sendo assim, os direitos do texto e os créditos desse artigo incrível são de total exclusividade do profissional. O texto original você pode encontrar aqui. Boa leitura a todos!
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