Laboratórios Virtuais de Processos Químicos Apresentação do Portal Laboratórios Virtuais de...

Laboratórios Virtuais de Processos Químicos

http://labvirtual.eq.uc.pt

Apresentação do Portal


Maria da Graça Rasteiro

Sessão de Apresentação para os Professores do Ensino Secundário

DEQ/FCTUC, 14.Março.2008

Sumário

Breve apresentação do Portal

Resumo do que podem encontrar os utilizadores

do Ensino Secundário

DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Rasteiro



Apresentação dos conteúdos da secção Ensino Secundário (outros elementos da equipa)




O PORTALO PORTAL

Objectivos

Ferramentas de apoio ao ensino da Engenharia Química

•Preocupação com o apoio à aprendizagem no quadro do Processo de Bolonha;

•Estímulo ao desenvolvimento de capacidades de autonomia e espírito crítico no estudante;

•Enquadramento prático dos conhecimentos científicos.

Divulgação do que é a engenharia Química•História;

•Aplicações;

•Novos domínios de desenvolvimento;

•O que faz o Engenheiro Químico……………………..






http://labvirtual.eq.uc.pt Objectivos (cont.)

Aproximação ao Ensino Secundário•Ponte entre conhecimentos básicos de Física e Química e Engenharia (Processos Químicos);

•Conteúdos desenvolvidos tendo em atenção o programa de Física e Química do Ensino Secundário;

•Colmatar o desconhecimento sobre o que é a Engenharia Química;

•Conteúdos para o Ensino Secundário integrados numa plataforma genérica sobre Engenharia Química e Ensino da Engenharia Química para estimular a curiosidade do utilizador (levar o utilizador a explorar outros campos do Portal para além dos incluídos na secção Ensino Secundário).



http://labvirtual.eq.uc.pt Parcerias

Financiamento do POS_C

Departamento de Eng. Química da FCTUC

Departamento de Eng. Química da FEUP

Universidade Agostinho Neto

Mediaprimer




O PORTALO PORTAL


Ferramentas de Apoio ao ensino dos Processos Químicos

O Portal

Áreas cobertas Processos de Separação e Operações Unitárias

•Destilação

•Extracção líquido/líquido

•Absorção

•Adsorção e permuta iónica

•Operações com partículas sólidas



O Portal

Áreas cobertas (cont.) Reacção Química

•Reactores ideais

•Reactores catalíticos

•Distribuição de tempos de residência num reactor



O Portal

Áreas cobertas (cont.) Engenharia de Sistemas e Processos (PSE)

•Controlo e Instrumentação(inclui monitorização on-line da qualidade do ar)

•Integração de processos

•Projecto de Produto



O Portal

Áreas cobertas (cont.) Processos Biológicos

•Fermentação

•Reactores enzimáticos

•Processos de separação biológicosCromatografiaSeparação por membranas



O Portal

Estratégia Bibliotecas multimédia (Fundamentos)

Conceitos, animações, aplicações, outros links, bibliografia

Simulações Interactivas•Projecto de equipamento de processo

•Influência das condições operatórias no projecto do equipamento

•Formulários de input de dados/especificações

•Outputs on-line (Gráficos, tabelas, esquemas)

INPUTSTipo de cálculoEspecificações (alimentações, condições operatórias…)ModeloEtc.

OUTPUTSGráficos

TabelasRelatóriosEsquemas

Bases de dados


O Portal


Simulações Interactivas

http://vega.eq.uc.pt/cgi-bin/vle

http://www.netl.doe.gov/technologies/oil-gas/Petroleum/projects/EP/images/Fig15218NMTech_1.jpg



O Portal

Simulações Interactivas - ExemploExtracção líquido/líquido

InputInput

OutputOutput



O Portal

Estratégia (cont.) Casos de Estudo

Laboratórios on-line•Visualização de experiências laboratoriais (vídeos)

•Explicação dos objectivos da experiência e da forma de execução

•Preparar o aluno para a execução experimental

•Orientar o aluno na preparação do relatório

•Interacção com alguns dos conteúdos da secção Processos Químicos/Simulações Interactivas; comprovação experimental de alguns dos conceitos/fenómenos aí descritos.



O Portal

Laboratórios on-line (Tópicos)

•Determinação da constante cinética de uma reacção química (Reacção Química/Cinética Química)

•Caracterização de um reactor tubular (Reacção Química/Tempos de Residência)

•Estudo da inversão da sacarose (Reacção Química e Processos Biológicos/Reactores Enzimáticos)

•Estudo de uma resina de permuta catiónica (Processos de Separação/Adsorção e Processos Biológicos/Cromatografia)

•Controlo remoto do nível de líquido numa cascata de dois tanques (Engenharia de Sistemas e Processos/Controlo)



O Portal

Utilização:

Utilização directa nas aulas (1º e 2º ciclos)

•Ilustração e aplicação de conceitos;

•Resolução de casos práticos.

Utilização autónoma

•Estudo individual

•Resolução de problemas de projecto/dimensionamento de Processos Químicos;

•Desenvolvimento de tarefas de projecto mais complexas;

•Preparação de aulas laboratoriais;

•Preparação dos relatórios dos trabalhos práticos.


Laboratórios Virtuais de Processos Químicoshttp://labvirtual.eq.uc.pt

Divulgação do que é a Engenharia QuímicaDivulgação do que é a Engenharia Química

História da Engenharia Química

O que é a Engenharia Química

Novas áreas de actuação da Engenharia Química•Ambiente e energia

•Processos biológicos

•Nanotecnologias

O que faz o Engenheiro Químico

Ensino e investigação em Engenharia Química•Links

•Engenharia Química no Mundo

•Engenharia Química em Portugal e nos países da CPLP

•Ordens dos Engenheiros nos países da CPLP

•Principais instituições ligadas à Eng. Química (EFCE, IChemE, AIChE)…………………………………………..



Ensino SecundárioEnsino Secundário

Objectivos:

Interface com o Ensino Secundário;

Conteúdos relacionados com os programas de Física e Química abordados numa perspectiva de Engenharia;

Ponte entre conceitos básicos e aplicações práticas (integração com o quotidiano):

•Casos de estudo

•Aplicações computacionais

•Vídeos

•Questionários

•Links para outros portais (Tabela Periódica http://profmokeur.ca/

quimicap/)

•Bibliografia.

http://profmokeur.ca/quimicap/









Conteúdos:

FÍSICAFÍSICA QUÍMICAQUÍMICA

Calor e EnergiaCalor e EnergiaTermodinâmica QuímicaTermodinâmica Química Reacção QuímicaReacção Química

Processos de SeparaçãoProcessos de SeparaçãoCinética QuímicaCinética Química




Tópicos:

Física•Energia, Calor e Temperatura•Transferência de calor•Conservação de energia – Balanço energético

Química•Termodinâmica Química

•Vaporização e ebulição•Substâncias puras•Misturas

•Modelos termodinâmicos

•Processos de Separação•Destilação

•Conceitos básicos•Aplicações•Equipamento•Caso de estudo: destilação do petróleo-crude (aplicação aplicação computacionalcomputacional)

•Links para outros Processos de Separação

•Reacção Química•Cinética química



http://labvirtual.eq.uc.pt Ensino SecundárioEnsino Secundário

Porta de entrada para a exploração de outras secções do Portal;

Para as aceder às restantes secções é necessário efectuar o Registo prévio como utilizador do Portal.



http://labvirtual.eq.uc.pt/

http://labvirtual.eq.uc.pt/



http://labvirtual.eq.uc.pt Ensino SecundárioEnsino Secundário

Elementos de divulgação do Portal:

CD (inclui alguns dos conteúdos do portal; é auto-suficiente; algumas aplicações implicam a ligação à internet);

Cartaz para afixação nas Escolas;

Desdobrável.




Outras funcionalidadesOutras funcionalidades

Fórum de discussão

• FAQ (após edição pela equipa do Portal);

• Contactos com a equipa organizada por áreas.

Endereço geral para contacto: [email protected]


mailto:[email protected]



Obrigada pela Atenção!

Maria da Graça Rasteiro



Secção: Ensino Secundário

Módulo: Física

M. Graça V.S. Carvalho [email protected]



Física

Objectivos do Módulo

Revisão dos conceitos fundamentais associados a

“Fenómenos de Transferência de Calor”

Integração de conhecimentos

Ilustração com exemplos do quotidiano

DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – M. Graça Carvalho

Física

Física - Introdução

Fontes e Formas de Energia

Energia, Calor e Temperatura

Modos de Transferência de Energia Térmica (Calor)

Conservação da Energia e Balanço Energético

Caso de

Estudo


Física

Caso de Estudo: aquecimento de água numa chaleira

Faça uma estimativa do tempo que demora a aquecer 1 L

de água até à ebulição numa chaleira equipada com uma

resistência eléctrica que debita 1500 W. Admita uma

temperatura inicial de 20 ºC.


Conceitos:

Energia/calor

Transferência de Energia/Calor

Regime transiente

Balanço energético (Sistema aberto e Sistema fechado)

Calor específico da água (Calor T energia

sensível)

Simplificações/erros associados



Comentário: tempo calculado por defeito (não foram consideradas as perdas de calor para o ambiente nem o aquecimento da própria chaleira).

Suponha que se esqueceu de desligar a chaleira. Faça

uma estimativa da massa de água evaporada, se a água

se mantiver em ebulição (a 100ºC) durante 10 min.



Conceitos adicionais:

Mudança de fase (Calor energia latente)

Simplificações/erros associadosComentário: massa calculada por defeito (não foram consideradas as perdas de calor para o ambiente).

Na realidade, durante o tempo de 10 min,

evaporam-se 0,45 kg de água. Determine o calor

perdido para o exterior.



Conceitos adicionais:

Calor e Velocidade de Transferência de Calor

Modos de Transferência de Calor: Condução, Convecção

(livre ou forçada) e Radiação térmica

Link ao módulo de “Transferência de Calor e de Massa”

Mecanismos de Transferência de Calor


Outros exemplos do quotidiano

Mecanismos de Transferência de Calor



Mecanismos de Transferência de Massa


Semelhanças entre os processos de transferência

de calor e de massa


Transferência Simultânea de Calor e de Massa


Transf. massa (convecção)


Aplicações Industriais

No portal são abordados

processos onde ocorre

maioritariamente

Transferência de Massa




M. Graça V.S. Carvalho [email protected]




Módulo: Química/ Reacção

QuímicaCristina Gaudêncio

Baptista [email protected]



Reacção Química

DEQ/FCTUC, 14.Março.2008 – Cristina Gaudêncio

MOLÉCULAS ENGENHARIA QUÍMICA PRODUTOS

“A Engenharia Química põe as Moléculas a trabalhar para nós”

Reacção Química


Revisão dos diferentes tipos de Reacções

Químicas e sua classificação.

Introdução à Cinética Química.

Link às secções sobre Cinética de Reacções.


Reacção Química


Introdução à Cinética Química

Factores que afectam a velocidade de uma reacção

química

Concentração

Temperatura

Pressão

Área de contacto entre fases

Utilização de catalisadores

Reacção Química


Introdução à Cinética Química

Para a reacção

αAA + αB B + αCC αDD + αEE

Equação cinética geral é

r = k CAnA CB

nB CCnC

Link à secção “Processos Químicos/Reacção Química/Estudos Cinéticos”

Reacção Química


“Processos Químicos/Reacção Química/Estudos Cinéticos”

Reacção Química


“Processos Químicos/Processos Biológicos/Fermentação/Fundamentos”


“Laboratórios Virtuais/Reacção/Determinação da Constante Cinética”




Módulo: Química

Processos de Separação

Maria da Graça Rasteiro [email protected]



Química/Processos de Separação


Aplicação dos conceitos de

Termodinâmica Química – Equilíbrio

líquido/vapor

Transferência de massa

aos Processos de Separação.

Caso prático

Projecto de um sistema integrado de Colunas Colunas

de de DestilaçãoDestilação para a Refinação do PetróleoRefinação do Petróleo

(crude)




Conteúdos:

Noções gerais de Processos de Separação

Processos de Separação: aplicação de conceitos básicos de Física (mecanismos de transferência) e Química (Termodinâmica Química)

Importância dos Processos de Separação

Processos de Separação e o nosso quotidiano



Conteúdos (cont.):

Aplicações

•Ambiente

Tanque de tratamento de efluentes Tanque de tratamento de efluentes (Sedimentação)(Sedimentação)

Dessalinização da água (Destilação Dessalinização da água (Destilação FlashFlash))



Conteúdos (cont.):

Aplicações

•Aplicações industriais

Colunas de DestilaçãoColunas de Destilação Bateria de HidrociclonesBateria de Hidrociclones



Conteúdos (cont.):

Aplicações

•Saúde Equipamento de DiáliseEquipamento de Diálise


Conteúdos (cont.):

Separação por Destilação

•Aplicação à Refinação do Petróleo

Simulador para o projecto de uma coluna de

Destilação para a separação dos componentes do

petróleo (hidrocarbonetos).



DestilaçãoDestilação


Aplicação dos conceitos de transferência (de massa) e de Termodinâmica Química (equilíbrio de fases) Simulação molecular do equilíbrio de fases

Apresentação e discussão dos princípios e mecanismos em que se baseia separação por destilação

•Volatilidade relativa (medida da facilidade da separação)

•Andar em equilíbrio

http://www.et.byu.edu/~rowley/VLEfinal/simulator.htm




Sistemas complexos

•Azeótropos




Organização dos conteúdos:Fundamentos

•Andar em equilíbrio

•Constituintes da coluna (Animação)

•Relação entre condições operatórias e projecto da coluna (animação)

•Algumas noções sobre projecto de uma coluna de destilação (rudimentares)

Caso prático

•Destilação do petróleo (Petróleo Simulado)

http://vega.eq.uc.pt/siteJoomla/index.php?option=com_content&task=view&id=223&Itemid=413#Slide%204


Destilação do PetróleoDestilação do Petróleo


Combustíveis

Caracterização do Petróleo

•Composição

•Tipos de Petróleo

•Tipos de Hidrocarbonetos

Produtos da Refinação do Petróleo

Índice de octanas

Composição da gasolina (blending)



Destilação do PetróleoDestilação do Petróleo

O que é uma refinaria de crude

(etapas e operações)



Destilação de um Petróleo SimuladoDestilação de um Petróleo Simulado

Simulador de Destilação do Simulador de Destilação do Petróleo Petróleo ((Destilação do Petróleo))

Dados introduzidos por defeito

Discussão dos inputs

Discussão dos resultados

http://vega.eq.uc.pt/cgi-bin/destilacao_sec




Resultados:




Resultados:

Perfil de composições (fracções molares)Perfil de composições (fracções molares)todo o n-butano sai no destiladotodo o n-dodecano sai no resíduo

Perfil de temperaturasPerfil de temperaturas




Destilação de outras misturas

Aplicação do simulador na purificação de biocombustíveis (destilação do bioetanol)

Ligação ao simulador geral de destilação (base de dados com 25 compostos)

Outros Processos de SeparaçãoOutros Processos de Separação (registo prévio como utilizador do portal)

Link Processos Químicos/Processos de Separação

Link Processos Químicos/Processos de Separação Biológicos


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