DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

Disciplina: Balanço de Massa E Energia

Código: 30-247

Carga Horária: 72 horas

Créditos: 04

EMENTA

Balanço material. Balanço de energia. Balanço de Entropia. Aplicações de Balanços Materiais, Energia e Entropia combinados. Balanço Material e energético em estado não estacionário.

OBJETIVOS

Ao térmico da disciplina, o aluno deve ser capaz de atingir total ou parcialmente as seguintes competências:

- Compreender os princípios gerais de Balanço.

- Capacitar os alunos a efetuar os balanços de massa, de energia, e entropia em equipamentos.

- Solucionar problemas de balanços em processos da Indústria Química.

- Desenvolver a capacidade de trabalhar em equipe, buscando soluções para desafios teóricos e/ou práticos propostos pelo professor.

CONTEÚDOS CURRICULARES

UNIDADE DE ENSINO 01 – BALANÇO DE MASSA

Desenvolver os conceitos básicos do balanço de massa. Realizar, esquematizar e resolver problemas de balanço de materiais com Resolução Direta, por Técnicas Algébricas e componentes de amarração. Estudar e aplicar os balanços com Reciclo, By Pass e Purga. Aplicar o balanço de massa a sistemas de multi-unidades Relacionar os mesmos com fenômenos observados dos balanços em situações cotidianas de equipamentos utilizados na indústria química e aplicações tecnológicas. Desenvolver a capacidade de análise quantitativa dos temas listados e interpretar os resultados obtidos.

Atividades práticas: Resolução de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados.

TDE 01 – Atividade conforme normatização envolvendo os conteúdos da Unidade 01. Tempo de desenvolvimento: 5h.

UNIDADE DE ENSINO 02 – BALANÇO DE MASSA COM REAÇÃO QUÍMICA

Trabalhar os conceitos do balanço de massa com reação química Desenvolver os balanços geral de energia com e sem reação química. Trabalhar os conceitos de estequiometria, terminologia para sistemas com reações químicas. Realizar os balanços molares de espécies químicas, balanços de massa por elemento, balanços de massa para sistemas com combustão.

Atividades práticas: Resolução de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados.

TDE 02 – Atividade conforme normatização envolvendo os conteúdos da Unidade 02. Tempo de desenvolvimento: 5h.

UNIDADE DE ENSINO 03 – BALANÇO DE ENERGIA

Trabalhar os conceitos do balanço energético a fim de estudar as variações de entalpia com e sem mudança de fase e a capacidade calorífica. Desenvolver os balanços geral de energia com e sem reação química, balanços de energia com mudança de fase, em processos reativos, calores de combustão e de reação.

Atividades práticas: Resolução de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados.

TDE 03 – Atividade conforme normatização envolvendo os conteúdos da Unidade 03. Tempo de desenvolvimento: 5h.

ENTROPIA E APLICAÇÕES DE BALANÇOS MATERIAIS E ENERGIA COMBINADOS

Estudar os balanços com geração de entropia e eficiência em processos. Esquematizar e conceituar o balanço geral de Entropia. Aplicar de forma combinada os balanços de massa, energia e entropia em processos e equipamentos da Indústria Química.

UNIDADE DE ENSINO 04 – APLICAÇÕES DE BALANÇOS DE MASSA E ENERGIA COMBINADOS

Desenvolver os conceitos de balanço material e energético em estado não estacionário. Realizar a análise de graus de liberdade Avaliar os balanços diferencial e integral com mudanças ao longo do tempo. Solucionar problemas de balanço material e energético em estado não estacionário. Aplicar softwares para simular e realizar a solução de balanços, equações de processos.

Atividades práticas: Solução de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados.

TDE 04 – Atividade conforme normatização envolvendo os conteúdos da Unidade 04. Tempo de desenvolvimento: 5h.

METODOLOGIA

Visando desenvolver competências técnicas, cognitivas e comportamentais nos alunos, as aulas, de forma variada, terão como metodologias: tradicional (expositivo-dialogadas com contextualização e com estudos dirigidos), ativa e sócio-interacionista. No intuito de desenvolver as competências inerentes à disciplina, serão utilizados recursos de multimídia como projetores de imagem e vídeo, computador (internet, planilhas eletrônicas), sala de aula, biblioteca física e virtual (visando pesquisas individuais e em equipe). Os alunos desenvolverão Trabalhos Discentes Efetivos no total de 20h, podendo envolver estudos de caso, pesquisas bibliográficas, resolução de problemas, produção de vídeos, e outras possibilidades. A fixação dos conteúdos será por meio de resolução de exercícios e problemas, estudos de caso voltados a processos industriais.

AVALIAÇÃO

A avaliação da disciplina se propõe a verificar se as competências propostas neste plano de ensino foram desenvolvidas pelo acadêmico, por meio dos seguintes instrumentos de avaliação: provas escritas (avaliação de competências técnicas e competências cognitivas); Trabalhos Discentes Efetivos valendo 20% da nota média final (avaliação de competências técnicas e competências cognitivas); e avaliação das atividades de aulas com metodologia diferenciada (avaliação de competências técnicas, cognitivas e comportamentais).

BIBLIOGRAFIA BÁSICA

HOLTZAPPLE, M. T.; REECE, W. Dan. Introdução a engenharia. Rio de Janeiro: LTC, 2006.

HIMMELBLAU, D. M.; RIGGS, J.B. Engenharia química: princípios e cálculos. Rio de Janeiro: LTC, 2012.

DYM, C. L.; LITTLE, P. Introdução à engenharia: uma abordagem baseada em projetos. Porto Alegre: Bookman, 2010.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

HIMMELBLAU, D. M.; RODRIGUES HUERTA, J. L. (Trad.). Balances de materia y energia. Mexico: Prentice-Hall Hispano Americana, 1993.

STEPHANOPOULOS, G. Chemical process control: an introduction to theory and practice. New Jersey: Prentice-Hall PTR, 1984.

HOUGEN, O.; RAGATZ, R.A.; WATSON, K. Princípios dos processos químicos: Parte I: Balanços, materiais e energéticos, 1984.

SMITH, J. M. Chemical engineering kinetics. Auckland: McGraw-Hill, 1981. (McGraw-Hill Series Chemical Engineering).

SIGHIERI, L.; NISHINARI, A. Controle automático de processos industriais: instrumentação. São Paulo: Edgard Blücher, 2009.