Transferência de Calor e Massa

Código:

L.EA019

Sigla:

TCM

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Ciências Tecnológicas - Engenharia

Ocorrência: 2024/2025 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Química e Biológica
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia do Ambiente

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L.EA	45	Plano Oficial	3	-	6	52	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Pretende-se que o estudante desenvolva métodos de abordagem estruturada para a interpretação e quantificação de fenómenos de transferência de calor e de massa em sistemas industriais, no ambiente e no corpo humano. São requeridos conhecimentos básicos prévios de Análise Matemática e de Termodinâmica.

É conferida particular importância ao desenvolvimento de pensamento crítico na análise das questões que são colocadas ao longo do semestre, nomeadamente na identificação dos mecanismos que, em cada situação específica, determinam as velocidades de transferência de calor e de transferência de massa. O recurso a literatura em língua inglesa é incentivado.

Resultados de aprendizagem e competências

Resultados de Aprendizagem - resolução de problemas envolvendo transporte de calor e massa; dimensionar sistemas simples onde ocorrem fenómenos de transferência de calor e massa.

Aquisição de competências - desenvolvimento do pensamento crítico para resolver problemas de Engenharia envolvendo transporte de calor e massa;  desenvolvimento de capacidades de integração de conhecimentos; estímulo ao trabalho em grupo.

Modo de trabalho

Presencial

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

Pre-requisitos: conhecimentos básicos de Análise Matemática e Termodinâmica.

Programa

TRANSFERÊNCIA DE CALOR
1. Introdução: Transferência de calor versus Termodinâmica. Mecanismos de transferência de calor: condução, convecção e radiação
2. Transferência de calor por condução e convecção em estado estacionário
3. Transferência de calor em estado não-estacionário
4. Permutadores de Calor
5. Notas sumárias sobre Transferência de Calor por Radiação

TRANSFERÊNCIA DE MASSA
6. Fundamentos de transferência de massa: Difusão molecular Convecção e seus efeitos na difusão. Transferência de massa em estado não-estacionário
7. Transferência de massa e reacção (casos simples). Transferência de massa em sistemas gás-líquido e sólido-fluido (casos simples)
8. Casos ilustrativos (alguns dos exemplos tratados ao longo do semestre): transferência de calor em queimaduras na pele; transferência de calor em aterros sanitários; pasteurização do leite; perfis de temperatura na esterilização de alimentos sólidos; efeitos de convecção, radiação e transpiração na manutenção da temperatura do corpo; sistema artificial de oxigenação de sangue; rim artificial/hemodiálise; libertação controlada de fármacos.

Bibliografia Obrigatória

M. A. Alves; Apontamentos (Slides) de Transferência de Calor, FEUP, 2024
Alexandra Pinto; Transferência de Massa (slides), 2016
Çengel, Yunus A.; Heat transfer. ISBN: 0-07-115150-8
Middleman, Stanley; An introduction to mass and heat transfer. ISBN: 0-471-11176-7

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

A unidade curricular assenta em aulas teórico-práticas nas quais serão expostos os conceitos teóricos e as suas aplicações, e será discutida a resolução de problemas ilustrativos.
Os estudantes terão acesso a folhas de problemas para treino, que deverão resolver fora das aulas, procurando o apoio dos docentes sempre que considerem necessário. Alguns dos problemas serão discutidos nas aulas.

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	37,50
Trabalho escrito	12,50
Teste	50,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	100,00
Frequência das aulas	52,00
Trabalho escrito	8,00
Total:	160,00

Obtenção de frequência

Frequência das aulas

 

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação da unidade curricular consistirá na realização de dois testes ou de um exame final e de um trabalho sobre T. Massa:

Teste 1 (T. Calor) - A realizar em novembro (data a ser anunciada atempadamente), englobando os conteúdos da componente de Transferência de Calor.

Teste 2 (T. Massa) - Teste sobre os conteúdos de Transferência de Massa, a realizar pelos estudantes que obtiveram classificação igual ou superior a 8 valores (em 20) no Teste 1. Teste a realizar na mesma data do exame da época normal.

Trabalho de casa (Peso: 12.5%) - realização de 1 Trabalho de Transferência de Massa. O trabalho é resolvido por grupos constituídos por 2 estudantes. A realização deste problema é obrigatória.

A classificação final (CF) será calculada por:

CF = 0,125 x TPC + 0,5 x NT1 + 0,375 x NT2 (Eq. 1)

em que:
- NT1 e NT2 representam as classificações dos Testes 1 e 2, respetivamente (escala 0-20 valores). NT1 e NT2 têm nota mínima de 8 valores (em 20)
- TPC representa a classificação do Trabalho de casa (T. Massa; escala 0-20 valores).

Caso a classificação obtida no Teste 1 seja inferior a 8 valores, em vez do Teste 2 será realizado o exame da época normal, que englobará toda a matéria lecionada. Neste caso a classificação final será obtida pelo trabalho de casa e pela classificação obtida no exame:

CF = 0,125 x TPC + 0,5 x EX_C + 0,375 x EX_M (Eq. 2)

em que EX_C corresponde à classificação da componente de T. Calor do exame final, e EX_M a classificação da componente de T. Massa do exame final.

Em alternativa ao exame da época normal pode ser realizado o exame de recurso (englobando as componente de T. Calor e T. Massa). A classificação final será obtida pela Eq. 2.

Aos estudantes com classificação obtida no Teste 1 superior a 8 valores, é dada a opção de realizar o exame normal em vez do Teste 2, englobando todos os conteúdos lecionados na unidade curricular. Neste caso a classificação final será obtida pela Eq. 2.

O exame na época de recurso (e de épocas especiais) engloba todos os conteúdos lecionados na unidade curricular. A classificação é calculada com base na Eq.2.

Provas e trabalhos especiais

Ver Cálculo da Classificação Final.

 

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Exame Final Global. Classificação final obtida com base na Eq. 2.

 

Melhoria de classificação

Exame Final Global. Classificação final obtida com base na Eq. 2.