MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE
PROCESSOS
FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DE VIÇOSA
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
DISCIPLINA: EQU 108 – MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE PROCESSOS
Professor: Eng. MSc. David Rafael Quintão Rosa
Contato: [email protected]
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Aula 1 MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE PROCESSOS, Notas de aula de Engenharia Química
Aula sobre modelagem e simulação de processos para Engenharia Química
Tipologia: Notas de aula
2014
1 / 32
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MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE
PROCESSOS
FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DE VIÇOSA CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA DISCIPLINA: EQU 108 – MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE PROCESSOS
Professor: Eng. MSc. David Rafael Quintão Rosa Contato: [email protected]
INTRODUÇÃO A MODELAGEM DE
PROCESSOS
FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DE VIÇOSA CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA DISCIPLINA: EQU 108 – MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE PROCESSOS
Professor: Eng. MSc. David Rafael Quintão Rosa Contato: [email protected]
Modelagem Matemática:
Quando se procura refletir sobre uma porção da realidade, na tentativa de explicar, de entender. O processo usual é selecionar, no sistema, argumentos ou parâmetros essenciais e formalizá-los através de um sistema artificial:
O MODELO.
Modelagem Matemática:
“É uma representação dos aspectos essenciais de um sistema em uma forma utilizável.”
(EYKHOFF, 1974)
“É um sistema de equações cuja solução, dado um conjunto de dados de entrada, é representativa da resposta do processo.” (DENN, 1986)
O que é um modelo matemático?
“Um modelo nada mas é do que uma abstração matemática
de processo real.” (SEBORG et al., 1989)
Sintetizando: um modelo matemático, é um análogo matemático que representa algumas características observadas em um sistema real.
O que é um modelo matemático?
Conceitos Básicos de modelagem e simulação
Processo: arranjo de unidades de operação ( reatores, trocadores de calor, colunas de destilação, etc.) integradas entre si em uma maneira racional e sistemática.
Modelo: descrição matemática de processos.
Conceitos Básicos de modelagem e simulação
Bases para os modelos matemáticos: leis fundamentais da física e química, tais como leis de conservação de massa, energia e quantidade de movimento, e os conceitos de equilíbrio.
Definições:
Variável: símbolo matemático Variável de estado: descreve o comportamento do sistema
Equação: expressão matemática relacionando as variáveis.
Variável a determinar: variável cujo valor é desconhecido.
Parâmetro: uma propriedade do processo ou de seu ambiente, que pode assumir uma valor conhecido ou ser estimado ( uma constante ou coeficiente em uma equação).
Definições:
especificação: variável cujo valor é atribuído a cada simulação.
Condição de contorno: delimitação do processo ( restrições nas variáveis espaciais).
Condição inicial: estado inicial do processo.
Descrição do processo e definição do problema:
Talvez a parte mais importante para a análise de um processo seja o conhecimento dos fenômenos que envolvem e o que deseja conhecer de suas causas e feitos, ainda que não seja.
Descrição do processo e definição do problema:
Talvez a parte mais importante para a análise de um processo seja o conhecimento dos fenômenos que envolvem e o que deseja conhecer de suas causas e feitos, ainda que não seja.
Considerações:
Provavelmente o papel mais importante do engenheiro na modelagem é o julgamento que se faz em relação as considerações a serem feitas.
Consistência:
Checar se o número de equações é igual ao número de variáveis a determinar. É uma tarefa importante para confirmar a consistência matemática do modelo. Outra verificação é importante refere-se as unidades.
Solução e validação:
A última fase do desenvolvimento de modelos de um processo é o estudo e verificação das soluções obtidas do modelo matemático através de comparações com dados experimentais ou julgamentos de engenharia.