MODELAGEM E SIMULAÇÃO ATRELADA A ENGENHARIA QUÍMICA

“Os softwares são ferramentas essenciais para agilizar as atividades desenvolvidas na execução de projetos, além de reduzir custos e agilizar o processo.”

A modelagem e simulação de processos é uma ferramenta bastante utilizada na Engenharia Química, devido à possibilidade que oferece em prever condições operacionais ou simular equipamentos, sem interferir no sistema operante. A partir da década de 80, coincidindo com a evolução dos microcomputadores e a disponibilização de softwares, surgiram vários trabalhos científicos com o objetivo de simular computacionalmente o comportamento de diversos processos (SILVA, 2012).

Sem título-1

A representação dos processos através de equações matemáticas é conhecida como modelagem de processo. Quanto maior a aproximação da realidade, mais complexos serão os modelos matemáticos encontrados. Modelos matemáticos podem ser úteis em todas as fases da engenharia química, desde a pesquisa e desenvolvimento até a operação da planta, sendo de grande importância para a compreensão do processo (evitando o uso de fatores) e visualização da relação causa-efeito.

TIPOS DE ESTUDOS

  • Pesquisa e desenvolvimento: determinação de mecanismos cinéticos e parâmetros a partir dos dados de reação em laboratório e em planta piloto; exploração dos efeitos de diferentes condições de operação para estudos de otimização.
  • Projeto: exploração do dimensionamento e arranjo de equipamentos de processo para desempenho dinâmico; estudo das interações de várias partes do processo; cálculo de estratégias alternativas de controle; simulação da partida, parada, situações e procedimentos de emergência.
  • Operação da planta: reconciliador de problemas de controle e processamento; partida da planta e treinamento de operadores; estudos de requerimentos e efeitos de projetos de expansão (remoção de gargalos do processo); otimização da operação da planta.

É usualmente muito mais barato, seguro e rápido conduzir os tipos de estudos listados acima sobre um modelo matemático do que realizar testes experimentais na unidade em operação. Isto não quer dizer que não se necessita de testes na planta, pois eles são partes vitais na confirmação da validade do modelo.

As empresas que hoje se destacam pela excelência no cenário nacional e internacional vêm modelando problemas, utilizando mais intensamente as técnicas de pesquisa operacional como simulação e otimização, de maneira a minimizar o impacto das interfaces de processo, reduzindo custos e aumentando a competitividade.

estrategias-avaliadas

Os softwares são ferramentas essenciais para agilizar as atividades desenvolvidas na execução de projetos, como dimensionamento de colunas de destilação, de trocadores de calor, de evaporadores e na simulação do funcionamento de equipamentos. Além de facilitar o trabalho, esses programas ajudam a evitar erros e distrações que ocorrem nos cálculos manuais e que podem provocar impactos irreversíveis num projeto. Existem muitos softwares aplicáveis à área de Engenharia Química, como por exemplo, Aspen Hysys, Chem CAD, AFT Fhatom, Scilab, Ansys CFX, entre outros.

No canal da BetaEQ no Youtube você confere o que há de melhor na Engenharia Química brasileira. Clique AQUI e receba com exclusividade notificações dos novos vídeos da BetaEQ subscrevendo nosso canal.

Pretendemos ainda na IV Semana Brasileira de Engenharia Química, evento 100% virtual, principal coletânea de textos e vídeos da BetaEQ, abordar a área de modelagem e simulação. As inscrições serão reabertas no dia 25 de agosto e o investimento (Lote 1) é de R$ 50,00. Incluiremos um material extra e disponibilizaremos seu respectivo certificado em pdf. Saiba mais sobre o maior evento virtual da Engenharia Química brasileira clicando AQUI. Receba notícias da IV SBEQ em nosso evento no Facebook.

Vejamos alguns dos softwares citados anteriormente:

Aspen Hysys

Trata-se de uma ferramenta para simulação dinâmica, capaz de fornecer uma previsão de como as variáveis se comportam no tempo. O usuário fornece os dados das correntes de entrada e as características físicas dos equipamentos – como curva de bombas, de compressores e geometria de trocador de calor – e o programa calcula os dados de saída. Conheça o site oficial do software AQUI.

ChemCAD

É um simulador de processo químico que permite estimar propriedades de misturas gasosas, equilíbrio líquido-vapor e curva de envelopes. Também funciona para simular operações unitárias isoladas, como a expansão isoentálpica em válvulas, compressão, separação líquido-vapor em vaso flash, dimensionamento de trocadores de calor casco-tubo, duplo tubo e de placas, ar condicionado, além de fazer o balanço de energia e calcular o coeficiente de troca térmica. Conheça o site oficial do software AQUI.

AFT Fathom

Software de simulação de fluidos, utilizado para o cálculo da queda de pressão e fluxo de distribuição em líquidos e em tubulações de gás a baixa velocidade. Conheça o site oficial do software AQUI.

Scilab

É um software livre e de código aberto para a computação numérica. Scilab inclui centenas de funções matemáticas.  Tem uma linguagem de programação de alto nível, permitindo acesso a estruturas de dados avançados, 2-D e as funções gráficas 3-D. Conheça o site oficial do software AQUI.

ANSYS CFX

É uma ferramenta de software de alto desempenho, que proporciona rápida e robusta soluções confiáveis e precisas em uma ampla gama da Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD) e aplicações multifísica. CFX é reconhecida por sua excelente precisão, robustez e velocidade com máquinas rotativas, como bombas, ventiladores, compressores e gás e turbinas hidráulicas. Conheça o site oficial do software AQUI.

cms-files-5673-1438265328Webinar_strutural_fea

Referências Bibliográficas:

SECCHI, A. R.. Modelagem e Simulação de Processos. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Disponível em: <http://www2.peq.coppe.ufrj.br/Pessoal/Professores/Arge/COQ790/Modelagem_Processos.pdf>. Acesso em: 04/04/2016.

SCHULTZ, G.. MODELAGEM E SIMULAÇÃO DOS REATORES QUÍMICOS BR E PFR NO EMSO E GNU OCTAVE. Disponível em: <http://www.conhecer.org.br/enciclop/2014a/ENGENHARIAS/MODELAGEM.pdf>. Acesso em: 05/04/2016.

Conselho Regional de Química IV Região. Softwares para Engenharia Química. Disponível em: <http://www.crq4.org.br/informativomat_1264>. Acesso em: 05/04/2016.

IngenieriaQuimica.org. 10 aplicativos grátis (e legal) para Engenharia Química. Disponível em: <http://www.ingenieriaquimica.org/software/10-aplicaciones-gratuitas>. Acesso em: 05/04/2016.

IMAGEM 1. SSI. Disponível em: <http://ssi.eng.br/otimizacao_de_processos/>. Acesso em 06/04/2016.

IMAGEM 2. SSI. Disponível em: <http://ssi.eng.br/otimizacao_de_processos/>. Acesso em 06/04/2016.

IMAGEM 3. ESSS. Disponível em: <http://library.esss.com.br/curso_simulacao_estrutural_i>. Acesso em 06/04/2016.

Autora: Thaís da Rosa Passos (FURG)