Disciplina Curricular
Transferência de Energia e Massa TEMas
Mestrado Bolonha em Engenharia e Gestão da Energia - MEGE
Contextos
Grupo: MEGE > 2º Ciclo > Formação de Harmonização
Período:
Peso
6.0 (para cálculo da média)
Pré-requisitos
Os Estudantes deverão ter conhecimentos básicos de cálculo diferencial e integral, de matemática computacional e conhecimentos de programação. O conhecimento de processos de transporte (fluxos e taxas de acumulação/divergência de fluxos) é também conveniente.
Objectivos
A Disciplina tem dois grandes objetivos: (1) introduzir os conceitos básicos de transferência de calor (condução/difusão, convecção/advecção e radiação) e da transferência de massa por advecção e difusão e iniciar o aluno na resolução numérica da equação de advecção-difusão e na sua utilização para estudar a transferência de massa e de energia. A disciplina pretende ainda contribuir para a consolidação de conhecimentos de matemática computacional e de programação adquiridos em disciplinas anteriores, apresentando estas ferramentas como as de maior potencial para a resolução de problemas em geometrias reais.
Programa
Conservação, Transmissão e Transformação de Energia. Balanço Energético do Sistema Terra e alterações climáticas. Transferência de calor por condução, convecção e radiação. Temperatura vs calor. Propriedades térmicas dos materiais. Aplicação da equação do calor. Condições iniciais e de fronteira. Regime estacionário e regime transiente. Convecção natural e convecção forçada na superfície do corpo. Camadas limite mecânica e térmica. Transferência de calor por radiação. Resistência térmica. Alhetas, solução analítica e numérica. A equação de advecção-difusão. Os casos do calor, massa e quantidade de movimento. Resolução numérica da equação. Difusão numérica e estabilidade. Séries de Taylor e erro de truncatura. Difusividade como uma consequência da hipótese de meio contínuo: difusividade molecular, turbulenta e de “sub-grid”. Aplicação da equação em sistemas unidimensionais. Substâncias conservativas, decaimento de 1ª ordem e sistemas de propriedades interdependentes.
Metodologia de avaliação
A avaliação contínua da disciplina será constituída por dois trabalhos práticos, um sobre alhetas (15%) e outro sobre transferência de calor e de massa num rio (30%) realizados por grupos de até 3 alunos. Os trabalhos serão apresentados oralmente e as classificações serão individuais. Os alunos farão ainda uma apresentação (durante as aulas) de um trabalho de pesquisa cuja resolução seja baseada no trabalho computacional (5%). A componente de programação representa 25% da avaliação (50% dos trabalhos numéricos). O exame terá um peso de 50% na classificação final e uma nota mínima de 10 valores.
Componente de Competências Transversais
A disciplina é integradora de conhecimento no âmbito da Engenharia do Ambiente. Os alunos deverão integrar conhecimento de outras disciplinas, criando a percepção da importância do transporte de massa para a solução final de diversos problemas. Todos os grupos serão convidados a fazer uma pequena apresentação sobre um problema cuja resolução pode ser construída com base na ferramenta numérica desenvolvida no segundo trabalho. A componente de competências transversais nesta disciplina, para Engenharia do Ambiente é de 10%.
Componente Laboratorial
A disciplina não tem componente laboratorial. A componente numérica permite aos alunos fazerem testes que lhes deverão dar sensibilidade para os processos envolvidos em TEM.
Componente de Programação e Computação
A disciplina inclui uma componente de computação que corresponde a 25% do conteúdo (1.5 créditos). Nesta disciplina os alunos aprofundarão a componente de abstracção, desenho de algoritmos e visualização. É dado aos alunos a estrutura de um programa em VBA para resolver a equação de difusão lendo os dados a partir de uma folha de excel e fazendo os gráficos numa outra folha, incluídas no mesmo workbook. O programa contribui para a abstracção do problema, decomposição em funções e algoritmos, depuração e generalização. O VBA foi escolhido porque está associado ao Excel que faz parte do conjunto de tecnologias de Informação que todos os alunos devem conhecer e porque vem incluído na licença de MS-office que está acessível a todos os alunos do IST. Em alternativa, os alunos poderão fazer um programa noutra linguagem à sua escolha.
Princípios Éticos
Todos os membros de um grupo são responsáveis pelo trabalho do grupo. Em qualquer avaliação, todo aluno deve divulgar honestamente qualquer ajuda recebida e fontes usadas. Numa avaliação oral, todo aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntas sobre toda a avaliação.