A modelagem computacional é uma técnica que utiliza computadores para criar simulações e, através disso, resolver os problemas de um cenário real. Essas simulações são representações matemáticas da realidade, que podem prever o seu comportamento nos parâmetros digitados pelo usuário. Por exemplo, se um engenheiro químico tem interesse em saber se é possível fabricar um produto X em determinado local, ele não precisa necessariamente gastar recursos financeiros e matérias primas para testar se esse produto X poderá ser efetivamente produzido, basta que ele crie um modelo digital desse local e, com isso, verificar se o produto poderá ou não ser produzido. Neste trabalho contamos com a parceria do professor da Universidade de Brasília, Boniek Evangelista, que compartilhará mais detalhes a respeito do assunto.
Importância e Aplicações na engenharia química
A modelagem assume diversas funções de destaque, uma delas é dentro da Indústria 4.0, onde tecnologias como gêmeos digitais (digital twins) e machine learning têm se tornado cada vez mais presentes no cotidiano do engenheiro químico. Isso mostra que esse método computacional não apenas amplia a capacidade de análise e otimização de processos industriais, mas também aproxima o engenheiro da inovação científica e o engajamento com os avanços tecnológicos, permitindo prever e controlar sistemas complexos de forma precisa.
Outro papel crucial dessa metodologia é a promoção da sustentabilidade na engenharia química. Como dito anteriormente, através da modelagem é possível que a simulação e otimização de processos seja feita antes da implementação prática. Com isso, é possível reduzir o consumo de recursos naturais, o excesso do uso de energia e a produção desnecessária de resíduos, de forma que essa tecnologia se mostra como um vetor para o desenvolvimento sustentável na indústria.
Segundo o Dr. Boniek Evangelista, a modelagem computacional é uma ferramenta que une a computação e a engenharia de forma prática e inovadora. Ela que atua com Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD) e Dinâmica Molecular aplicadas ao desenvolvimento de membranas para separação de gases, integrando diferentes escalas do processo.
Na dinâmica molecular, é investigado as interações entre moléculas e a estrutura das membranas, avaliando fenômenos como difusão e adsorção. Já na CFD, analisa-se o comportamento em escala de processo (como o gás escoa, as variações de pressão, o impacto desses fatores na permeação). Essa integração entre as abordagens permite prever o desempenho real das membranas sem a necessidade de inúmeros testes experimentais, o que reduz custos e tempo de pesquisa.
Além do papel acadêmico e de pesquisa, o professor também destacou a relevância da modelagem computacional no mercado de trabalho. O domínio de ferramentas como ANSYS Fluent, COMSOL e OpenFOAM, aliado a uma boa base em fenômenos de transporte, termodinâmica e programação, tem se tornado um diferencial importante para engenheiros químicos. Essas competências permitem não apenas realizar simulações, mas interpretar e aplicar os resultados na tomada de decisão industrial. Dessa forma, a modelagem contribui para formar profissionais mais completos, capazes de integrar conhecimento técnico, inovação digital e visão sistêmica, que são características cada vez mais valorizadas na Engenharia Química contemporânea.
Exemplificação:
Para exemplificar esse conteúdo de forma prática, usaremos um projeto de modelagem em forno indústrial em que o professor esteve envolvido:
A priori, o professor analisou um forno utilizando a rampa de aquecimento já existente, e a partir disso, construiu um código (no caso em Python) que simulava o comportamento do sistema (essa é a etapa de criação do modelo).
É necessário sempre validar o modelo criado com dados operacionais reais, nesse caso os dados foram retirados de uma visita feita à fábrica. Ao realizar esses processos, o modelo foi aplicado para propor uma nova rampa de aquecimento, com o objetivo de aumentar a eficiência energética e reduzir o consumo de combustível, mantendo a qualidade do recozimento das bobinas.
Através disso, é possível visualizar que a modelagem computacional é uma importante ferramenta para o melhor entendimento de sistemas reais, possibilitando a análise e otimização de processos, além de aumentar o controle sobre eles, o que impacta diversas áreas, mas em especial a engenharia química.
A modelagem é a ferramenta do futuro, ela tem se tornado cada vez mais parte do cotidiano dos engenheiros químicos, sendo um recurso essencial de sua formação. Através dessa tecnologia é possível desenvolver as diversas áreas da engenharia.
Autoria: Jeferson Matos e João Marcos Amaral, integrantes da Equipe EnsinEQ do AIChE Brasília.
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Referências:
123 ecos. Modelagem computacional: O futuro calculado pela ciência. Disponível em: https://123ecos.com.br/docs/modelagem-computacional/. Acesso em 03/11/2025
FOGLER, H. Scott. Elementos de Engenharia das Reações Químicas. 4ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009.
Rebello et al., 2025. Digital Twins in Chemical Engineering: An Integrated Framework for Identification, Implementation, Online Learning, and Uncertainty Assessment. SSRN.