UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
  

Timbre

Ficha de Componente Curricular

 

CÓDIGO:

 

COMPONENTE CURRICULAR:

Modelagem e Simulação de Processos

UNIDADE ACADÊMICA OFERTANTE:

Faculdade de Engenharia Química

SIGLA:

FEQUI

CH TOTAL TEÓRICA:

45 horas

CH TOTAL PRÁTICA:

15 horas

CH TOTAL:

60 horas

 

OBJETIVOS

Reconhecer fenômenos químicos, físicos, físico-químicos e bioquímicos que ocorrem em processos da indústria química e alimentícia. Introduzir conceitos de modelagem dinâmica e estática de processos. Compreender as metodologias para determinação de modelos na indústria de alimentos. Desenvolver modelos matemáticos para representação de fenômenos químicos, físicos, físico-químicos e bioquímicos. Classificar e caracterizar modelos matemáticos dinâmicos. Analisar qualitativamente e solucionar equações diferenciais a partir do desenvolvimento de modelos dinâmicos. Identificar e analisar respostas dinâmicas a partir de estímulos em parâmetros e variáveis de processo. Simular modelos dinâmicos lineares e não-lineares.

Através de modelos matemáticos, a disciplina proporcionará aos discentes a capacidade de avaliar processos nas diferentes escalas (laboratório, piloto e industrial), verificar comportamentos/perfis temporais de variáveis dinâmicas de processos e propor alterações/correções/melhorias.

 

Ementa

Fundamentos de modelagem e simulação de processos. Balanço de massa e energia. Classificação e caracterização de modelos matemáticos dinâmicos aplicados à Engenharia de Alimentos. Linearização de equações não lineares. Transformada de Laplace.  Transformada de Laplace de funções especiais: degrau, rampa, pulso, impulso e senoidal. Funções de transferência e diagrama de blocos. Identificação experimental de processos de 1ª e 2ª ordens. Análise de respostas dinâmicas de processos lineares. Simulação de modelos dinâmicos.

 

PROGRAMA

1. Introdução à modelagem matemática de processos

1.1 Metodologia para determinação de modelos
1.2 Balanços de massa e energia
1.3 Classificação de modelos matemáticos

2. Transformada de Laplace, Funções de Transferência e Diagrama de blocos

2.1 Linearização de equações algébricas e diferenciais
2.2 Definição da Transformada de Laplace
2.3 Transformada de Laplace direta e inversa
2.4 Teoremas e propriedades da transformada de Laplace
2.5 Transformada de funções especiais
2.6 Funções de transferência e Diagrama de blocos
2.7 Análise dinâmica de processos de 1ª e 2ª ordens

3. Identificação experimental de processos de 1ª e 2ª ordens

3.1 Teste degrau e teste senoidal
3.2 Cálculo do ganho estático KP.
3.3 Determinação de tempo morto
3.4 Determinação/Cálculo da constante de tempo: modelo de primeira ordem

3.4.1 Método da tangente inicial
3.4.2 Método do tempo de 63% da variação final
3.4.3 Método da resposta percentual incompleta

3.5 Determinação/Cálculo da constante de tempo: modelo de segunda ordem

3.5.1 Resposta sem oscilações
3.5.2 Resposta com oscilações amortecidas

4. Análise de respostas dinâmicas

4.1 Processos de primeira ordem
4.2 Processos de segunda ordem

5. Análise de resposta de frequência de processos lineares

5.1 Modelo de primeira ordem a entrada senoidal
5.2 Modelo de segunda ordem a entrada senoidal
5.3 Modelo de tempo morto a entrada senoidal
5.4 Diagramas de resposta de frequência

6. Simulação de processos da indústria de alimentos
 

 

BIBLIOGRAFIA BÁSICA

BEQUETTE, B.W. Process Control: modeling, design, and simulation. Upper Saddle River: Prentice Hall, 2003.

MARLIN, T. E., Process Control: Designing Processes and Control Systems for Dynamic Performance, 2nd  Edition, McMaster University, 2015.

DALE E., SEBORG, THOMAS F. EDGAR, DUNCAN A. MELLICHAMP. Process Dynamics and Control. 3. ed. New York:  John Wiley, 2011.

OGATA, Katsuhiko. Engenharia de controle moderno. 3. ed. Rio de Janeiro: Prentice-Hall, 1998.

 

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

BEQUETTE, B. Process dynamics: modeling, analysis and simulation. Upper Saddle River: Prentice Hall, 2003.

LUYBEN, W.L. Process modeling, simulation and control for chemical engineers. 2.ed. Tokyo:  McGraw-Hill: Kogakusha, 1990.

SIGHIERI, L.; NISHINARI, A. Controle automático de processos industriais: instrumentação. 2.ed. São Paulo: Edgard Blucher, 1988.

SMITH, C.A.; CORRIPIO, A.B. Principles and practice of automatic process control. 3.ed. New York: J. Wiley, 2006.

STEPHANOPOULOS, George. Chemical process control: an introduction to theory and practice. Englewood Cliffs: Prentice Hall, c1984. 696 p., il. (Prentice-Hall international series in the physical and chemical engineering sciences). ISBN 0131286293 (broch.).

 

aprovação

 

JADER CONCEIÇÃO DA SILVA

Coordenador do Curso de Graduação

em Engenharia de Alimentos

RICARDO AMÂNCIO MALAGONI

Diretor da Faculdade de Engenharia Química


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Documento assinado eletronicamente por Ricardo Amâncio Malagoni, Diretor(a), em 11/11/2021, às 10:45, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.


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Documento assinado eletronicamente por Jader Conceição da Silva, Coordenador(a), em 11/11/2021, às 16:24, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.


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Referência: Processo nº 23117.057913/2021-29 SEI nº 3016893