Utilização de software livre para simulação de operações unitárias no ensino da Engenharia Química

Abstract

O avanço da tecnologia e das novas metodologias de ensino estimulam educadores a buscarem novas formas de aprendizado para seus alunos, adaptando-se às necessidades deles e da geração na qual estão inseridos. O uso de computadores e celulares pelos estudantes permite novas formas de aprendizado, utilizando de mecanismos rápidos e eficientes, como a linguagem de programação e softwares. No curso de Engenharia Química, ao introduzir metodologias ativas e tecnologia ao aprendizado, pode-se explorar a velocidade que os cálculos são realizados pelo computador no projeto de operações unitárias, mudando variáveis de processo e tendo a percepção das alterações diretas provocadas nos processos químicos industriais. Operações como a destilação e a evaporação são um exemplo disso, nas quais os cálculos são trabalhosos e demorados quando realizados à mão pelo estudante, podendo gerar frustração no aprendizado. Contudo, ao utilizar de recursos da programação e de softwares de simulação, o aprendizado torna-se mais visual e eficiente, pois permite que várias linhas de cálculo sejam realizadas em poucos segundos e que o estudante tenha independência para testar as variáveis que desejar. Diante do exposto, o presente trabalho tem por objetivo explorar o uso da tecnologia para o aprendizado de operações unitárias, primeiramente com a criação de um código em Python, em um ambiente colaborativo gratuito, para resolução de um problema de projeto de evaporadores de triplo efeito e, segundamente, a elaboração de um vídeo educativo sobre a resolução de um problema de projeto de coluna de destilação através do método gráfico de McCabe-Thiele e pelo software gratuito DWSIM, além de explorá-lo para simulações em relação à algumas variáveis e condições de processo. Ambas as entregas são destinadas aos alunos de Engenharia Química da Universidade Federal de Viçosa (UFV). Palavras-chave: Destilação. Evaporação. Programação. Simulação. Python. DWSIM.

The advancement of technology and new teaching methodologies encourage educators to seek new ways of apprenticeship for their students, adapting to their needs and to their generation. The use of computers and cell phones by students allows new ways of learning, using fast and efficient mechanisms, such as programming language and software. In the Chemical Engineering graduation, by introducing active methodologies and technology into learning, the speed at which calculations are performed by the computer can be explore in the project of unit operations, changing process variables and having the perception of the direct changes caused in industrial chemical processes. Operations such as distillation and evaporation are an example in which calculations are laborious and time-consuming when performed by hand by the student, which can lead to frustration in learning. However, when using programming resources and simulation software, learning becomes more visual and efficient as it allows several lines of calculation to be carried out in a few seconds and the student has independence to test the variables he wants. The present work aims to explore the use of technology for learning unit operations, firstly with the elaboration of an educational video of the resolution of a distillation column project exercise through the McCabe-Thiele graphical method and through the free DWSIM software, in addition to exploring it for simulations, and secondly with the elaboration of a code in Python, in a free collaborative environment, for solving a project exercise of triple effect evaporators. Both deliveries are intended for UFV Chemical Engineering students. Keywords: Distillation. Evaporation. Programming; Simulation. Python. DWSIM.