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Júpiter - Sistema de Gestão Acadêmica da Pró-Reitoria de Graduação


Escola Politécnica
 
Engenharia Química
 
Disciplina: PQI3221 - Cinética Química e Processos Ambientais
Chemical Kinetics and Environmental Processes

Créditos Aula: 4
Créditos Trabalho: 0
Carga Horária Total: 60 h
Tipo: Semestral
Ativação: 01/01/2015 Desativação:

Objetivos
Os propósitos a que se destinam a disciplina foram organizados sob três enfoques. O primeiro deles consiste dos objetivos de atitude e busca despertar no estudante mudanças de conduta que o levem a tratar situações cotidianas à exercício da carreira de Engenheiro Ambiental a partir de uma abordagem lógica, processual e cartesiana. Seguem-se a estes os objetivos de conhecimento que tratam da absorção de conceitos necessários à avaliação de um processo partindo-se da análise dos fenômenos nele envolvidos. Destacam-se por fim os objetivos de habilidade, por meio dos quais pretende-seque o aluno estabeleça estruturas que lhe permitam depois estabelecer modelos matemático simples – derivados da aplicação de balanços de massa e do uso de equações empíricas – com vistas a propor soluções de fundo tecnológico que resultem em benefícios à sociedade sem ônus significantes para o ambiente.
 
The course aims to achieve goals within three approaches. Objectives of Attitude which seek to encourage the student behavioral changes that lead him to treating ordinary situation of the Environmental Engineer career from a logical and Cartesian point of view. The Objectives of Knowledge consider the absorption of concepts necessary to evaluate a process starting from the analysis of the phenomena involved in it. Finally, there are the Objectives of Skill, whereby it is intended that the student createsome structures to later establish simple mathematical models – from the application of mass balances and empirical equations –in order to propose technological solutions that result both in benefits to society and without significant impacts to the environment.
 
 
Docente(s) Responsável(eis)
2103415 - Antonio Carlos Silva Costa Teixeira
 
Programa Resumido
Na tentativa de tornar mais efetiva a absorção de conceitos por parte dos estudantes, a disciplina foi estruturada na forma de três blocos temáticos interconectados. O Bloco 1apresentaconceitos e aspectos fundamentais dos balanços de massa como a colocação de fronteiras para delimitação do sistema em análise, identificação de regime de operação, caracterização de aspectos reacionais, e representação das mesmas operações na forma de esquemas lógicos e fluxogramas.
O Bloco 2 introduz o estudante no universo dos balanços de massarealizados essencialmente por ações físicas. Para tanto, são explorados neste momento do curso, sempre sob o referido enfoquesistemas de separação, unidades com múltiplas operações, processos de mudança de fase, reciclos, by-passes e purga.
A disciplina se encerra com balanços de massa com reação química, tema abordado no Bloco 3.A abordagem neste caso se inicia com conceitos preliminares de estequiometria e de cinética de reação. Com esses elementos o estudante tem condições de ingressar efetivamente nos balanços de massa com reação química. A abordagem se encerra com a discussão de modelos de cinética microbiológica.
 
The course was structured as three interconnected blocks. Block 1 introduces fundamental of mass balances:definition of the system under analysis; identification of system operation states; characterization of reactive aspects; and,buildup of logic diagrams and flow sheets.
Block 2 introduces the student in the universe mass balance without chemical transformation. To do so, are explored at this moment of the course application in terms of separation systems; multi-operations units; phase change processes; recycles; by-pass and purging actions.
The course concludes with mass balances with chemical reaction (Block 3). The approach in this case begins with preliminary concepts of stoichiometry and reaction kinetics and goes through applications of mass balances with chemical reaction. Discussions of models for microbial kinetics are also included in this topic.
 
 
Programa
O curso se compõe apenas de aulas expositivas nas quais serão abordados os seguintes temas e conteúdos:
1. Fundamentos de balanços de massa:
Conceitos de concentração; fração; razão. Base de Cálculo. Conceitos de Sistema, Fronteira e Vizinhança. Diferença entre vazões e fluxos. Estado estacionário e Regime Transiente. Sistemas de reação: Batelada,Semiatrelada e Continuo. Representação e simbologia para sistemas de transformação: Fluxogramas.
2. Balanços de massa sem reação química:
Processos de mistura. Processos de scale-up de processo. Sistemas de separação por destilação. Processos com múltiplas unidades. Conceito de nó de entrada, e de nó de saída. Sistemas com reciclo e by-pass.Balanços de Massa em processos de Condensação Parcial.
3. Balanços de massa com reação química:
Fundamentos de estequiometria. Cinética Química: Conceitos preliminares. Reação de ordem zero. Reagente em excesso. Reações de 1ª. e de 2ª. Ordem em sistemas microscópicos. Balanços de Massa com reação química: Sistemas macroscópicos: Combustão. Balanço de Massa em Sistema Biológicos.
 
The course consists of lectures only where the following topics will be covered and content:
1. Fundamentals of mass balances:
Concepts System Boundaries and neighborhood. Transient and steady state conditions. Reaction systems: Batch and Continuous. Schemes and Flow sheets.
2. Mass balances without chemical reaction:
Mixing processes. Scale-up. Separation systems distillation and absorption. Multi-process units. Concept of input and output nodes. Recycling, bypass, and purge. Mass balances in Partial Condensation.
3. Mass balances with chemical reaction:
Fundamentals of stoichiometry and Kinetics: Zero-order reaction. Excess reagent. Reactions of 1stand 2nd order. Mass balances with chemical reaction: Combustion. Mass Balance in Biological System.
 
 
Avaliação
     
Método
Provas escritas sobre os assuntos abordados em aula.
Critério
Média final:
M = [P1+ P2x1,5 + P3x2] / 4,5
Onde:
P1 = Nota da Prova 1
P2 = Nota da Prova 2
P3 = Nota da Prova 3
Norma de Recuperação
1 prova escrita realizada na semana anterior ao início das aulas do semestre letivo seguinte.
 
Bibliografia
     
HIMMELBLAU, D. M; RIGGS, J. B. Engenharia Química. Princípios e Cálculos. 7ª edição. Rio de Janeiro. LTC EDITORA, 2006. 846p.
FELDER, R. M.; RUSSEAU, R. W. Elementary principles of chemical processes. 3rd ed. New York, Wiley, 2000. 675p.
SCHLESINGER, M. A. Mass and energy balances in materials engineering. Upper Saddle River, Prentice-Hall, 1996. 265p.
REKLAITIS. G. Introduction to Material and Energy Balances. New York. Wiley. 1983.
FOGLER, H.S., Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice-Hall, 3rd ed., 1999
SMITH, J.M. - Chemical Engineering Kinetics, 2ª ed. McGraw-Hill, 1970
 

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