Trabalho de Modelagem

Modelagem e Simulação de Processos I Prof Dr Júlio Cesar de Carvalho Miranda Trabalho 1 Modelagem de Coluna de Absorção com Seis Pratos data de entrega 17122025 Cenário Uma planta petroquímica iniciou recentemente a operação de uma coluna de absorção dedicada à remoção de um soluto gasoso indesejado presente em uma corrente rica em gás inerte A eciência deste processo é crítica para garantir a segurança operacional atender às especicações do produto nal e minimizar emissões atmosféricas Durante o comissionamento observouse que as composições medidas nos pratos da coluna diferiam das previstas indicando a necessidade de uma análise mais aprofundada do comportamento do sistema Para isso a equipe de engenharia adotou o modelo clássico de Lapidus e colaboradores 1961 que descreve a relação entre as composições das fases líquida xm e vapor ym em cada prato por meio da expressão ym axm b onde a e b são parâmetros determinados experimentalmente Os controles operacionais atuam na composição de entrada do líquido u1 x0 e na composição de entrada do vapor u2 yr sendo que esta última pode ser expressa como u2 u2 b a O sistema opera com os seguintes parâmetros válidos para todos os pratos a 072 b 0 h 75 kg H 10 kg L 408 kgmin G 667 kgmin Essas grandezas representam as retenções de líquido e vapor h e H e as vazões interpratos da fase líquida e gasosa L e G fundamentais para a elaboração dos balanços materiais nos seis pratos A gerência da planta solicitou que a equipe de modelagem desenvolvesse uma análise detalhada do regime estacionário da coluna avaliando diferentes condições operacionais e realizando uma investigação de sensibilidade para apoiar futuras decisões de otimização do processo SituaçãoProblema Sua equipe deverá elaborar os balanços materiais em regime permanente para cada um dos seis pratos da coluna formulando o sistema linear correspondente às composições líquidas xm Em seguida deverão resolver o sistema utilizando um dos métodos estudados em aula eliminação decomposição ou método iterativo A análise deve ser realizada para os seguintes cenários operacionais 1 Modelagem e Simulação de Processos I Prof Dr Júlio Cesar de Carvalho Miranda Cenário A líquido de entrada puro u1 0 e composição de alimentação do gás igual a 02 kg solutokg inerte u2 02 Cenário B líquido de entrada puro u1 0 e composição de alimentação do gás igual a 03 kg solutokg inerte u2 02 Por m escolha um dos parâmetros do modelo a h H L ou G realize uma análise de sensibilidade e discuta criticamente o impacto dessa variação sobre as composições calculadas Questões orientadoras a Como a formulação dos balanços materiais da coluna em regime estacionário conduz natural mente a um sistema linear para as composições xm b Qual é o papel físico dos parâmetros a h H L e G no comportamento da coluna e na distri buição de soluto ao longo dos pratos c Como interpretar e comparar os resultados obtidos nos Cenários A e B d Que ajustes operacionais podem ser recomendados a partir da análise de sensibilidade realizada Entregáveis esperados no formato PBL 1 Pesquisa bibliográca sobre a operação de absorção com foco em princípios aplicações industriais e papel das relações de equilíbrio líquidovapor 2 Formulação matemática completa do modelo com todos os balanços materiais e a estru turação explícita do sistema linear 3 Resolução computacional do sistema linear utilizando o Scilab e um dos métodos apre sentados em aula 4 Determinação das composições em todos os seis pratos para os Cenários A e B 5 Análise de sensibilidade variação de um parâmetro a h H L ou G e discussão do impacto sobre o perl de composição 6 Produtos nais do trabalho Resumo 300 a 500 palavras contendo síntese teórica formulação método adotado e principais resultados Pôster incluindo contexto industrial formulação do sistema linear solução numérica comparação entre cenários e discussão crítica dos impactos operacionais Bom trabalho 2