Introdução à Engenharia de Sistemas e Processos

Código:

EBE0206

Sigla:

IESP

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Ciências de Engenharia

Ocorrência: 2016/2017 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Química e Biológica
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Bioengenharia

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIB	64	Plano de estudos oficial	2	-	6	42	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Aquisição pelos estudantes das competências necessárias à análise qualitativa e quantitiativa de sistemas de engenharia biomédica e de bioprocessos.

Resultados de aprendizagem e competências

Esta unidade curricular apresenta os elementos introdutórios da Engenharia de Sistemas Biomédicos e da Engenharia de Bioprocessos. Oferece um tratamento abrangente e coerente de conceitos e ferramentas para a análise de sistemas e para a descrição matemática de bioprocessos simples.

A unidade curricular introdutória promove também a visão críticas das vantagens e limitações das diferentes abordagens através da sua aplicação à resolução de problemas concretos com grau de dificuldade ajustado ao segundo ano do curso.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Matemática (Cálculo Diferencial básico)

Programa

ENGENHARIA DE BIOPROCESSOS:
Cap 1- Cinética Biológica-descrição matemática de casos simples
   1.1.-Equações fundamentais da cinética: termodinâmica e velocidade de reação.
   1.2.-Tipos de cinéticas mais comuns em sistemas biológicos.
   1.3.-Fatores de Rendimento.
   1.4.-Crescimento microbiano em sistemas fechados.
   1.5.-Cinética do consumo de substrato e da formação de produto.
   1.6.-Cálculo do calor gerado em processos metabólicos.
Cap 2 - Balanços de Massa em Estado Estacionário
   2.1.-Conceitos gerais (sistemas abertos e fechados; processos contínuos e descontínuos; equilíbrio versus estado estacionário)
   2.2.-Equação básica dos balanços de massa
   2.3.-Regras práticas dos balanços de massa: balanços a correntes totais e balanços a componentes; junção e sub-divisão de correntes; reciclagem; purga.
   2.4.-Estequiometria da conversão biológica
Cap 3 - Balanços de Energia em Estado Estacionário
   3.1.-Introdução: Unidades de Energia. Formas de Energia. Propriedades extensivas e intensivas.
   3.2.-Entalpia: definição e cálculo -Calores de Reação e de Formação.
   3.3.-Equação do Balanço de Energia em estado estacionário, com e sem reação.
Cap 4 - Balanços de Massa e Energia em Estado Não-Estacionário
   4.1.-Introdução: estado não-estacionário versus estacionário; sistemas batch, fed-batch e contínuo.
   4.2.-Balanço Geral de Massa
   4.3.-Balanço Geral de Energia
Cap 5 - Aplicação da Engenharia de Processos à Análise de Sistemas Biológicos
   5.1.-Equações principais na descrição de processos biológicos.
   5.2.-Caso 1:Sistemas mono-fásicos com transferência de massa e reação
   5.3.-Caso 2: Sistemas bi-fásicos gás-líquido com transferência de massa e reação

ENGENHARIA DE SISTEMAS:
Cap 1 - Teoria de Sistemas e Engenharia de Sistemas
   1.1.-Sinais
   1.2.-Sistemas
   1.3.-Modelação e Simulação
   1.4.-Engenharia de concepção
Exemplo de aplicação transversal: Modelo de Beneken do sistema cardiovascular.
Cap 2 - Sistemas de Diagnóstico em Engenharia Biomédica
   2.1.-Sinais Fisiológicos
   2.2.-Imagem médica
Exemplo de apliação transversal:modelo básico do sistema pulmonar.

Bibliografia Obrigatória

Willem van Meurs; Modeling and simulation in biomedical engineering. ISBN: 978-0-07-171445-7
Luis F. Melo; Introdução à Engenharia de Bioprocessos, Apontamentos/slides FEUP, 2015

Bibliografia Complementar

Pauline M. Doran; Bioprocess engineering principles. ISBN: 978-0-12-220851-5
Kossiakoff A, Sweet W; Systems engineering, principles and practice, Hoboken NJ, John Wiley, 2003
Madihally SV; Principles of biomedical engineering, Artech House, Boston, USA, 2010

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

No seu processo formativo o estudante participará em aulas expositivas, realizará trabalhos teóricos e práticos convenientemente acompanhados pelo docente, em particular na resolução de problemas quantitativos.

O processo de ensino-aprendizagem estará centrado no trabalho do estudante, devendo daqui resultar uma aprendizagem mais proativa e dinâmica que estimulem o estudante a ser gradualmente mais autónomo.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	50,00
Trabalho escrito	50,00
Total:	100,00

Obtenção de frequência

Frequência das aulas, de acordo com o regulamento da FEUP

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação compreende:
-1 trabalho de grupo da componente "Engenharia de Bioprocessos"
-1 trabalho de grupo da componente "Engenharia de Sistemas"
-Exame Final

A fórmula de cálculo é:
Exame - peso 50%
Trabalho da componente "Engenharia de Bioprocessos" - peso 25%
Trabalho da componente "Engenharia de Sistemas" - peso 25%

Melhoria de classificação

Exame Final (recurso)