Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o ensino de destilação multicomponente

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cardoso, João Pedro Meireles, 1991-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642224
Resumo: Orientador: Katia Tannous
id UNICAMP-30_ac03bf5e1311bbb414e5290f839ae8f7
oai_identifier_str oai::1169495
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o ensino de destilação multicomponenteDevelopment of a computational tool for teaching multicomponent distillationDestilaçãoSoftware - DesenvolvimentoEngenharia química - EnsinoSeparação (Tecnologia)DistillationSoftware - DevelopmentChemical Engineering - TeachingSeparation (Technology)Orientador: Katia TannousDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: Desde a criação do curso de engenharia química, houve um grande salto tecnológico. Softwares para simulação e projeto de equipamentos foram criados, porém alguns destes possuem um custo elevado, incompatíveis com orçamentos de empresas, universidades, profissionais autônomos e estudantes. Com isso, este trabalho objetiva o desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o projeto e avaliação de colunas de destilação de misturas multicomponentes, considerando uma base de dados de 113 hidrocarbonetos em dois módulos operacionais diferentes, Shortcut e Rigoroso. Equações de estado cúbicas de Peng-Robinson e Soave-Redlich-Kwong foram introduzidas para a determinação dos parâmetros termodinâmicos (pressão de bolha e de orvalho, e volatilidade relativa). Para o módulo Shortcut, foi implementado o método de Fenske-Underwood-Gilliland, a fim de determinar a razão de refluxo mínimo, o número teórico de estágios, as vazões molares e temperaturas do destilado e do resíduo de fundo, e o estágio de alimentação da coluna. Já para o módulo Rigoroso, utilizou-se o método Theta, que determina as vazões molares de líquido e vapor interestágios, a temperatura de cada estágio, a composição molar do destilado e do resíduo de fundo, e o fluxo de calor no condensador e refervedor. Os resultados podem ser exportados em arquivo PDF ou podem ser transferidos para uma nova planilha para tratamento dos dados. A metodologia de desenvolvimento do software foi o do "modelo V" em VBA usando Microsoft Excel® 2013. Os resultados foram comparados com o software Aspen Hysys®. Os testes termodinâmicos, do módulo Shortcut e do Rigoroso, obtiveram erros relativos médios menores que 5%. Esta ferramenta computacional foi testada em três diferentes cursos na Faculdade de Engenharia Química da Universidade Estadual de Campinas (FEQ-UNICAMP), mostrando que o software é intuitivo, fácil de achar as informações e de calcular os exercícios mais complexos. Sendo assim, este apresentou resultados significativos visto ser uma operação complexa, permitindo facilmente o projeto de uma coluna fracionadora, podendo ser usado por estudantes de engenharia química e profissionais de diferentes áreas para expandir seus conhecimentosAbstract: Since the beginning of the chemical engineering course, there has been a great technological leap. New software were created for simulation and equipment design, nevertheless some of them have a high cost, incompatible with budgets of companies, universities, freelancers, and student. Thus, this work aims to develop a computational tool for evaluation and distillation columns design of multicomponent mixtures, considering a database of 113 hydrocarbons in two different operational modules, Shortcut and Rigorous. Peng Robinson and Soave-Redlich-Kwong cubic equations of states were introduced to determine the thermodynamics parameters (bubble and dew pressure, and relative volatility). For the Shortcut module, the Fenske-Underwood-Gilliland method was implemented in order to determine the minimum reflux ratio, the theoretical number of stages, the molar flows and temperatures of the distillate and bottom residue, and the feeding stage of the column. For the Rigorous module, the Theta method was used, which determines the interstages molar flow rates of liquid and vapor, the temperature of each stage, the molar composition of the distillate and bottom residue, and the heat flow in the condenser and reboiler. The Results can be exported as a PDF file or can be transferred to a new spreadsheet for data processing. The software development methodology was the "V model" in VBA using Microsoft Excel® 2013. The results were compared with Aspen Hysys® software. Thermodynamic, Shortcut and Rigorous modules tests resulted in a mean relative errors of less than 5%. This computational tool was tested in three different courses in the School of Chemical Engineering at University of Campinas (FEQ-UNICAMP) showing that the software is intuitive, easy to find information and to calculate the most complex exercises. Therefore, it presented significant results since multicomponents distillation is a complex operation, allowing easily a fractionating column design, that can be used by chemical engineering students and professionals from different areas to expand their knowledgeMestradoEngenharia QuímicaMestre em Engenharia QuímicaCNPQ167870/2018-1CAPES001[s.n.]Tannous, Katia, 1962-Fregolente, Leonardo VasconcelosOurique, Jorge Eduardo da SilvaUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASCardoso, João Pedro Meireles, 1991-20202020-11-30T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (156 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642224CARDOSO, João Pedro Meireles. Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o ensino de destilação multicomponente. 2020. 1 recurso online (156 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642224. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1169495Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-10-18T16:54:11Zoai::1169495Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2021-10-18T16:54:11Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o ensino de destilação multicomponente
Development of a computational tool for teaching multicomponent distillation
title Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o ensino de destilação multicomponente
spellingShingle Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o ensino de destilação multicomponente
Cardoso, João Pedro Meireles, 1991-
Destilação
Software - Desenvolvimento
Engenharia química - Ensino
Separação (Tecnologia)
Distillation
Software - Development
Chemical Engineering - Teaching
Separation (Technology)
title_short Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o ensino de destilação multicomponente
title_full Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o ensino de destilação multicomponente
title_fullStr Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o ensino de destilação multicomponente
title_full_unstemmed Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o ensino de destilação multicomponente
title_sort Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o ensino de destilação multicomponente
author Cardoso, João Pedro Meireles, 1991-
author_facet Cardoso, João Pedro Meireles, 1991-
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Tannous, Katia, 1962-
Fregolente, Leonardo Vasconcelos
Ourique, Jorge Eduardo da Silva
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Cardoso, João Pedro Meireles, 1991-
dc.subject.por.fl_str_mv Destilação
Software - Desenvolvimento
Engenharia química - Ensino
Separação (Tecnologia)
Distillation
Software - Development
Chemical Engineering - Teaching
Separation (Technology)
topic Destilação
Software - Desenvolvimento
Engenharia química - Ensino
Separação (Tecnologia)
Distillation
Software - Development
Chemical Engineering - Teaching
Separation (Technology)
description Orientador: Katia Tannous
publishDate 2020
dc.date.none.fl_str_mv 2020
2020-11-30T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642224
CARDOSO, João Pedro Meireles. Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o ensino de destilação multicomponente. 2020. 1 recurso online (156 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642224. Acesso em: 3 set. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642224
identifier_str_mv CARDOSO, João Pedro Meireles. Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o ensino de destilação multicomponente. 2020. 1 recurso online (156 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1642224. Acesso em: 3 set. 2024.
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1169495
Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
1 recurso online (156 p.) : il., digital, arquivo PDF.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1809189177252642816

Registros relacionados