EQE112 - Aula1_Computacao

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21/10/2014
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EQE-112 – Introdução aos Cálculos de Processo Turma EQA/Período 02-2014 Profa. Andrea Valdman
Introdução a Programação 
Computacional
•Fluxograma de Processos
•Modelos computacionais de Balanço de massa
EQE-112 – Introdução aos Cálculos de Processo Turma EQA/Período 02-2014 Profa. Andrea Valdman
Principais Premissas
• O Computador:
– É completamente ignorante;
– É excelente aluno;
– É extremamente obediente;
– Tem pouquíssimo (ou nenhum) senso de autocrítica;
• O engenheiro usuário:
– É extremamente inteligente;
– É excelente professor;
– É um facilitador de tarefas;
– É extremamente teimoso.
• Melhor amigo do Engenheiro  HELP
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Fluxograma de Processos
• Software utilizado: Microsoft Visio
– Utilizado para desenhar fluxogramas de processo;
– Permite especificar descrições e tag’s para 
equipamentos, tubulações, instrumentação;
– Gera relatórios contendo uma listagem dos objetos 
utilizados;
– Software orientado a objeto;
– Não faz cálculos de processo.
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Iniciar  Microsoft OfficeMicrosoft Visio 2010
Fluxograma de Processos
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New  EngineeringProcess Flow Diagram
Escolha do sistema métrico Metric Units
Fluxograma de Processos
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Visão Geral
Objetos Papel milimetrado
Botões de Ferramentas
Fluxograma de Processos
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Exemplo
Fluxograma de Processos
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Etapas Básicas
Desenhando um fluxograma
• Arrastar o objeto desejado para o papel milimetrado;
• Identificar o objeto com o tag correspondente;
• Especificar detalhes do objeto (descrição, 
fabricante, etc.) - Data->Shape Data ;
• Formatar o objeto (tamanho, cor, espessura da 
linha, etc..);
• Conectar um objeto ao outro - Tools->Connections (Ctrl/Shift).
Fluxograma de Processos
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Exemplo
Desenhe o fluxograma do processo descrito abaixo, identificando as vazões 
de todas as correntes:
Uma estação de tratamento recebe uma mistura gasosa de amônia-ar (F1), contendo
15% em base molar de amônia, que é alimentada a uma coluna de absorção (CA-2014)
em contracorrente com água (F2). Somente a amônia tende a ser absorvida pela água e
não ocorre perda do solvente líquido na corrente de resíduo (F4). O processo vinha
operando com redução de gastos devido à baixa demanda do mercado, mas a abertura
da válvula que alimenta a entrada da matéria-prima gasosa no absorvedor foi alterada
no dia 15/10/2014... A alimentação de solvente líquido é realizada através de uma bomba
e a corrente de produto final é enviada a um tanque de armazenamento (TQ-2014).
Fluxograma de Processos
CA-2014
F2
H2O
F1
NH3
Ar
F3
H2O
NH3
F4
NH3
Ar
TQ-2014
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Equipe profissional envolvida
•Engenheiro químico Programador:
–Define a estrutura do programa computacional;
–Escreve o código de programação para:
• Receber dados do usuário;
• Receber ou fixar os valores dos parâmetros;
• Calcular as variáveis de saída;
• Fornecer ao usuário as variáveis de saída (valores, gráficos, 
interface gráfica, etc.).
•Engenheiro químico Usuário:
–Utiliza a interface para:
• Parametrizar o modelo;
• Fornecer dados de entrada;
• Interpretar os dados de saída.
Modelos Computacionais
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Modelos computacionais
de balanço de massa
•Modelos computacionais são chamados simuladores;
•Tem por objetivo simular diferentes condições 
operacionais de um processo, permitindo uma 
análise antecipada dos efeitos destas alterações 
sobre o processo;
•Cada unidade industrial tem um modelo matemático 
correspondente ao balanço de massa da mesma.
•As variáveis precisam estar identificadas (ex.: F1, A, 
X2, Z1a, etc.) para receberem valores.
Modelos Computacionais
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Estrutura de troca de dados
Modelos Computacionais
MODELO 
MATEMÁTICO
F2 Mássica
X2NaOH Mássica
F1 Mássica
MMolarNaOH
MMolarH2O
Dados de 
Entrada
Parâmetros
ou Constantes
Dados de 
Saída ou
Variáveis 
Calculadas
F3 Mássica/Molar
X2H2O Mássica/Molar
X3NaOH Mássica/Molar
X3H2O Mássica/Molar
Exemplo:
Água
Solução 
de NaOH
F2 F1
F3
F2 Molar
F1 Molar
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Estrutura de um modelo
• Definir valores numéricos para os parâmetros:
Ex.: F1 = 1000 apresentado claramente no programa
MMNaOH = 40 para permitir alteração, se necessário
MMH2O = 18
• Permitir alteração dos valores correspondentes aos 
dados de entrada:
Ex.: Qual o valor da vazão de NaOH em kg/h? pergunta ao usuário
200 usuário responde
F2 = 200 modelo entende
• Definir equações que relacionem os dados de entrada e 
as constantes para calcular as variáveis de saída:
Ex.: F3 = F1 + F2 modelo matemático no programa
Modelos Computacionais
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Modelos computacionais
de balanço de massa
• Software utilizado: Microsoft Excel
– Desenvolvimento de tabelas estáticas de dados;
– Desenvolvimento de gráficos;
– Desenvolvimento de tabelas dinâmicas de dados;
– Permite o desenvolvimento de código de 
programação para executar tarefas sequenciadas 
(VBA).
Modelos Computacionais
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Iniciar  Microsoft OfficeMicrosoft Office Excel
Lista de 
Planilhas
Células (Coluna X, Linha Y)
Barra de Ferramentas
Modelos Computacionais
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Tabelas Estáticas
Uma tabela estática envolve
apenas valores fixos.
• Formatar as células para gerar a tabela desejada:
– Cor da célula;
– Tamanho e tipo de letra;
– Cor do valor apresentado;
– Número de casas decimais.
• Identificar as variáveis (células) envolvidas;
• Digitar os valores nas células.
Modelos Computacionais
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Exemplo Prático
• Inserir tabela estática no Excel
-10 < X< 10,
onde: Xi= Xi-1+2
F(X) = 2x2+3x+5
• Digitar valores e fórmulas;
• Copiar fórmulas;
• Formatar células.
Modelos Computacionais
i X Y
1 -10 2X1
2+3X1+5
2 -8 2X2
2+3X2+5
3 -6 2X3
2+3X3+5
4 -4 2X4
2+3X4+5
... .. 2Xi
2+3Xi+5
11 +10 2X11
2+3X11+5
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Gráficos
A partir de dados da planilha, gerar gráficos.
• Identificar os conjuntos de variáveis (células) 
envolvidas.
• Selecionar o tipo de gráficos desejados:
– Tipo de gráfico: (Ex. Dispersão: X versus Y);
– Formatar o gráfico (Tamanho e tipo de letra, Cor do 
ponto/linha apresentado, legendas).
• O gráfico inseridofica associado às células 
previamente selecionadas.
Modelos Computacionais
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Exemplo Prático
• Selecionar dados da planilha correspondentes aos 
valores de
X e Y;
• Inserir gráfico
de dispersão.
Modelos Computacionais
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Tabelas Dinâmicas Básicas
Uma tabela dinâmica envolve variáveis 
calculadas que dependem das variáveis 
fixas e/ou das variáveis calculadas.
• Definir uma tabela estática com as constantes 
necessárias;
• Identificar as variáveis (células) calculadas;
• Digitar o modelo matemático necessário para 
determinar cada variável calculada:
– Soma, subtração, multiplicação, divisão, etc.
Modelos Computacionais
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• Inserir tabela dinâmica no Excel
-10 < X< 10,
onde: Xi= Xi-1+2
F(X) = Ax2+Bx+C
onde: A=2; B=3; C=5
• Digitar valor X inicial; digitar fórmula de X (i > 1); copiar células até i = 11;
• Digitar valores dos parâmetros (A, B, C) em células fixas;
• Digitar fórmula de Y travando células ($), copiar células;
• Inserir gráfico dispersão X versus Y
Exemplo Prático
Modelos Computacionais
i X Y
1 -10 AX1
2+BX1+C
2 Xi-1+2 AX2
2+BX2+C
3 Xi-1+2 AX3
2+BX3+C
4 Xi-1+2 AX4
2+BX4+C
... .. AXi
2+BXi+C
11 +10 AX11
2+BX11+C
B3 = B2 +2
C3 = E$1*(B2^2)+F$1*B2+G$1
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Tabelas Dinâmicas Avançadas
Além das operações básicas, existem muitas 
outras operações matemáticas disponíveis.
• Consultar o HELP para entender as funções 
prontas disponíveis;
• Consultar o HELP para entender como 
parametrizar as funções prontas disponíveis;
• Exemplos:
– Média MÉDIA(A1:A5);
– Máximo MÁXIMO(A1:A5);
– Mínimo MÍNIMO(A1:A5);
Modelos Computacionais
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• Inserir a fórmula para calcular a média de X
• Inserir a fórmula para calcular a média de Y
• Inserir a fórmula para calcular o valor mínimo de Y
Exemplo Prático
Modelos Computacionais
i X Y
1 -10 AX1
2+BX1+C
2 Xi-1+2 AX2
2+BX2+C
3 Xi-1+2 AX3
2+BX3+C
4 Xi-1+2 AX4
2+BX4+C
... .. AXi
2+BXi+C
11 +10 AX11
2+BX11+C
B13 = MÉDIA(B2:B12)
B14 = MÍNIMO(C2:C12)