Termodinâmica dos Processos Industriais

Código:

Q3007

Sigla:

Q3007

Nível:

300

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Química

Ocorrência: 2016/2017 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Química e Bioquímica
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Química

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L:B	4	Plano de Estudos Oficial	3	-	6	56	162
L:M	0	Plano de Estudos Oficial	2	-	6	56	162
			3
L:Q	10	Plano estudos a partir do ano letivo 2016/17	3	-	6	56	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Esta disciplina trata de tópicos de termodinâmica aplicados a diversos processos no âmbito da indústria e engenharia química.

 

Resultados de aprendizagem e competências

Pretende-se que os estudantes consigam equacionar e resolver problemas típicos de balanços de material e energéticos típicos em diversos processos industriais especialmente os ligados à qímica.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

I –Unidades e Variáveis Fundamentais na Indústria Química

1. Unidades Frequentemente Usadas na Indústria Química e sua Conversão em Unidades SI.

2. Grupos Adimensionais e Equações Dimensionalmente Homogéneas.

3. Variáveis de Processo. 3.1 Velocidades de Fluxo: Unidades e Medição - Diferentes Tipos de Fluxímetros; 3.2 Pressão de Fluidos: Unidades e Medição - Diferentes Tipos de Manómetros; 3.3 Temperatura: Unidades e Medição - Diferentes Tipos de Termómetros.

II – Balanços Materiais

1. Fundamentos 1.1 Os Diferentes Tipos de Processos Químicos: Processos contínuos, por etapas e semi-contínuos; Processos em Estados Estacionário e de Transição. 1.2 A Equação Geral de Balanço de Material. 1.3 Metodologia para o Cálculo de Balanços Materiais; Diagramas de Fluxo. 1.4 Os Diferentes Tipos de Balanços: Balanços Diferenciais e Balanços Integrais. 1.5 Balanços Envolvendo Várias Unidades de Processo; Reciclagem. 1.6 Balanços em Processos Reactivos; Grau de Conversão e Extensão da Reacção; Reacções Competitivas; Reacções de Combustão.

2. Sistemas Monofásicos 2.1 Densidades de Fases Condensadas; Cálculo e Métodos de Estimativa. Tabelas de Densidades de Algumas Misturas Líquidas. 2.2 Relações PVT em Gases e Misturas Ideais. Condições Padrão. 2.3 Relações PVT em Gases Reais; Coeficientes de Virial; Equações de Estado Cúbicas; Factor de Compressibilidade; Lei dos Estados Correspondentes.

3. Sistemas Multifásicos. 3.1 Diagramas de Fases de Substâncias Puras; Equações de Pressão de Vapor para Substâncias Puras. 3.2 Sistemas Gás-Líquido com um Componente Condensável. Gás Saturado e Gás Sobreaquecido; Composição de um Sistema Saturado Gás-Vapor; Humidades Absoluta e Relativa; Balanços Materiais num Condensador. 3.3 Diagramas de Fases para Sistemas Gás-Líquido; Leis de Raoult e de Henry. 3.4 Sistemas Sólido-Líquido; Diaframas de fases; Propriedades Coligativas de Soluções. 3.5 Diagrams de fases para sistemas-líquido-líquido; Líquidos Imiscíveis e Parcialmente Miscíveis; Coeficiente de Distribuição e Extracção; Diagramas de Fases para Sistemas Ternários.

III – Balanços Energéticos

1. Fundamentos 1.1 Formas de Energia. 1.2 Balanços de Energia em Sistemas Fechados. 1.3 Balanços de Energia em Sistemas Abertos em Estado Estacionário. 1.4 Propriedades Termodinâmicas do Vapor Saturado e do Vapor Sobreaquecido; Tabelas e Diagramas de pressões de vapor. 1.5 Metodologia para o Cálculo de Balanços Energéticos. 1.6 Cálculos de Balanços Energéticos e Materiais em Simultâneo.

2. Balanços Em Processos Não Reactivos. 2.1 Propriedades de Estado e Variações da Pressão; Propriedades de Estado e Variações da temperatura; Processos de Cálculo ou de Estimativa de Capacidades Caloríficas. 2.2 Balanços de Energia em Sistemas Monofásicos. 2.3 Operações Envolvendo Transições de Fase; Determinação ou Estimativa de Entalpias de Vaporização e de Sublimação; Diagramas de humidade. 2.4 Mistura e Soluções.

3.Balanços de Energia em Processos Reactivos 3.1 Combustíveis e reacções de combustão. Poder calorífico superior e inferior. 3.2 Outros processos reactivos.

Bibliografia Obrigatória

Felder Richard M.; Elementary principles of chemical processes. ISBN: 0-471-53478-1

Bibliografia Complementar

Hougen Olaf A. Olaf Andreas; Chemical process principles

Observações Bibliográficas

No decurso do semestre, será fornecido material complementar de apoio às aulas, a disponibilizar na plataforma Moodle

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas e teórico-práticas

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	60,00
Participação presencial	40,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Frequência das aulas	56,00
Total:	56,00

Obtenção de frequência

A frequência das aulas teórico-práticas (TP) é obrigatória. Perde a frequência quem faltar a mais do que 1/4 das aulas TP previstas.

Fórmula de cálculo da classificação final

1-Avaliação distribuída

A frequência das aulas teórico-práticas é obrigatória, e para ter frequência nesta UC o aluno não pode ter mais de 3 faltas às aulas TP.

Nota prática (40%) – A nota prática (P) corresponde à prestação relacionada com a apresentação e discussão de problemas bem como a assiduidade e participação em discussões nas aulas

Componente teórica (60%)
A nota da componente teórica (T) é calculada como a média obtida em 2 testes de avaliação T1 e T2 ou nas partes E1 e E2 do exame, sendo contabilizada a melhor das notas entre T1 e E1 e a melhor das notas entre T2 e E2.

T = 0.50 x (E1 ou T1) + 0.50 x (E2 ou T2)

Nota final = 0.40 x P + 0.60 x T

Condições para aprovação na disciplina: T ≥ 8.5 e P ≥ 9.5 e Nota final  ≥ 9.5

Os estudantes com estatuto de trabalhador aprovado que não possam frequentar o número mínimo de aulas TP que permitam a atribuição de uma classificação respeitante à nota prática (P), poderão resolver um conjunto de problemas, e posterior apresentação e discussão, a disponibilizar pelo regente da disciplina. A nota deste trabalho (P) representará a mesma percentagem (40%) da nota final.

 

Provas e trabalhos especiais

 

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Os estudantes com estatuto especial, TE, DA, etc., podem realizar um trabalho escrito sobre um tema a propôr pela docente como alternativa à frequência e participação nas TP (40% da classificação final)

Melhoria de classificação

Exame- época de recurso