Balanços de Matéria e Energia

Engenharia Química e Bioquímica, Publicação em Diário da República - Despacho nº 10764/2011 - 30/08/2011

5 ECTS; 2º Ano, 1º Semestre, 30,0 T + 30,0 TP

Docente(s)

Pré-requisitos

Objetivos
Desenvolver as competências necessárias à elaboração de balanços de massa e de energia. Saber criar e interpretar diagramas de processo, identificar variáveis e relações de processo. Resolver balanços de massa e de energia em processos com e sem reação. Decidir e definir estratégias de resolução.

Programa
1. Balanços de massa:
1.1. Fundamentos dos balanços de massa;
1.1.1. Equações de conservação de massa;
1.1.2. Estado estacionário e estado transiente;
1.1.3. Balanços com e sem reação química;
1.1.4. Definição e uso de base de cálculo;
1.1.5. Metodologia de resolução de balanços de massa;
1.1.6. Resolução por via sistemática e por via não sistemática;
1.1.7. Processos que envolvem reciclagem, purga e by-pass;
1.1.8. Utilização de substâncias de ligação;
1.2. Definição, cálculo e estimativa de variáveis de processo;
1.2.1. Composição e caudais de correntes de processo;
1.2.2. Processos que envolvem sólidos, líquidos, misturas, soluções e suspensões;
1.2.3. Processos que envolvem gases ideais, gases reais, misturas de gases e vapores;
1.3. Balanços de massa com reação química;
1.3.1. Equação de reação e estequiometria. Método de recurso ao balanço aos átomos;
1.3.2. Reagente limitante e reagentes em excesso;
1.3.3. Grau de conversão e extensão das reações. Rendimento e seletividade;
2. Balanços de energia:
2.1. Fundamentos dos balanços de energia;
2.1.1. Formas de energia e equação de conservação de energia;
2.1.2. Influência da pressão e da temperatura na energia interna e entalpia;
2.1.3. Capacidade calorífica de gases, de líquidos e de sólidos;
2.1.4. Processos com mudança de estado;
2.1.5. Metodologia de resolução de balanços de energia;
2.2. Balanços de energia em processos com reação química;
2.2.1. Definição e estimativa da entalpia de reação. Lei de Hess;
2.2.2. Reações de combustão e reações de formação;
2.2.3. Metodologia de resolução de balanços de energia com reação química.
3. Casos particulares de Balanços de Massa e de Energia:
3.1. Efeitos de não idealidade nos balanços de massa e de energia;
3.2. Introdução à resolução de balanços de massa e de energia em processos por andares;
3.3. Balanços de massa e de energia em estado transiente.

Metodologia de avaliação
Teste escrito, com consulta dos documentos de apoio.

Bibliografia
- Felder, J. (2000). Chemical Processes Principles. London: Springer
- Himmelblau, D. (2004). Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering. New York: Prentice-Hall
- Pinho, H. (0). Documentos de apoio de BME. Acedido em 10 de setembro de 2018 em www.e-learning.ipt.pt

Método de interação
Aulas teóricas com exposição dos fundamentos dos balanços de massa e de energia e resolução de exercícios de exemplo.
Aulas teórico-práticas para resolução de exercícios pelos alunos de forma autónoma.

Software utilizado nas aulas
Folha de cálculo e aplicações de resolução de sistemas de equações.