Sua Primeira Simulação

Neste tutorial você criará uma simulação mínima no DWSIM usando a GUI Clássica: uma única corrente de água a uma temperatura e pressão conhecidas. Você aprenderá a criar um novo modelo de processo químico, adicionar compostos, escolher um pacote termodinâmico e ler propriedades calculadas da corrente.

O que você vai aprender

• Como criar um novo modelo de processo químico
• Como navegar pelo Assistente de Configuração de Simulação
• Como adicionar compostos e selecionar um pacote termodinâmico
• Como definir uma corrente material com temperatura, pressão e vazão
• Como ativar o calculador e ler propriedades calculadas

Pré-requisitos

• DWSIM v10.0+ instalado (GUI Clássica no Windows)
• Nenhuma experiência prévia em simulação é necessária

Visão Geral do Processo

Esta é a simulação mais simples possível: uma única corrente de água pura a 25 °C e 1 atm. Após a resolução, o DWSIM calcula todas as propriedades termodinâmicas (densidade, entalpia, entropia, capacidade calorífica, etc.) usando o modelo IAPWS-IF97 (Steam Tables).

Não há diagrama de fluxo aqui porque estamos trabalhando com uma única corrente. Pense nisso como o "Hello World" da simulação de processos.

Parâmetros de Projeto

Parâmetro	Valor	Unidade
Composto	Water (Água)	-
Pacote Termodinâmico	Steam Tables (IAPWS-IF97)	-
Temperatura	298,15 (25 °C)	K
Pressão	101325 (1 atm)	Pa
Vazão mássica	1,0	kg/s

Passo a Passo na GUI Clássica

1. Criar um novo modelo de processo químico

Abra o DWSIM. Na tela inicial, clique no botão New Steady-State Simulation na barra de ferramentas, ou use o menu: File > New Chemical Process Model.

O Assistente de Configuração de Simulação (Simulation Configuration Wizard) abre automaticamente.

Clique em Next para avançar.

2. Adicionar o composto Water

Você está agora na página Compounds. Digite Water na caixa de busca no topo. A grade abaixo filtra para mostrar compostos correspondentes nas bases de dados disponíveis (DWSIM, ChemSep, CoolProp, Biodiesel, ChEDL, Electrolytes).

Encontre a linha do Water (CAS 7732-18-5, fonte: ChemSep ou DWSIM) e marque a caixa "Added" no lado esquerdo da linha.

Clique em Next. (Se o assistente mostrar uma página Reaction Finder, clique em Next novamente - não estamos adicionando reações.)

3. Selecionar o pacote termodinâmico

Na página Property Packages, clique no menu "Select a Property Package from the list to add it to the simulation" e escolha Steam Tables (IAPWS-IF97). O pacote aparece na grade Added Property Packages abaixo.

Por que Steam Tables?

Steam Tables (IAPWS-IF97) é a correlação de referência internacional para água e vapor, com precisão dentro de 0,01% dos dados experimentais. Para sistemas de água pura, é sempre a escolha correta.

Deixe a opção Phase Equilibria como "Leave as default (SVLLE)" e clique em Next.

4. Aceitar as páginas restantes do assistente

Clique em Next nas páginas Behavior (os padrões servem por enquanto) e Unit System (SI selecionado por padrão).

Na última página, clique em Finish. O assistente fecha e o canvas vazio do flowsheet aparece.

5. Inserir uma Corrente Material

Da Object Palette ao lado, arraste um ícone Material Stream para o canvas do flowsheet. Alternativamente, use o menu: Insert > Flowsheet Object e selecione Material Stream da lista.

O DWSIM atribui um nome padrão como MSTR-001. Clique com o botão direito na corrente e escolha Rename se quiser um nome mais amigável (por exemplo, Agua-1).

6. Inserir as especificações da corrente

Clique duas vezes na corrente para abrir o Object Editor. Na seção Input Data / Properties, insira:

• Temperatura: 298,15 K (ou digite 25 e mude a unidade do menu para °C)
• Pressão: 101325 Pa (ou digite 1 e mude a unidade para atm)
• Mass Flow: 1 kg/s

Pressione Enter após cada valor para confirmar a alteração. Na seção Composition, defina a fração molar de Water como 1.0.

7. Ativar o calculador e resolver

Na barra de ferramentas, certifique-se de que o toggle Flowsheet Calculator Active (F6) esteja LIGADO (destacado). Em seguida, clique no botão Solve.

O ícone do objeto da corrente fica verde para indicar cálculo bem-sucedido.

8. Ver os resultados

Clique na corrente para abrir seu editor, ou consulte o painel Material Streams na janela principal. Você verá todas as propriedades calculadas: densidade, entalpia, entropia, viscosidade, fração de vapor, etc.

Resultados e Validação

Propriedade	Valor Esperado	Unidade
Temperatura	298,15	K
Pressão	101325	Pa
Densidade	~997,0	kg/m³
Fração de vapor	0,0 (líquido)	-
Vazão mássica	1,0	kg/s

Resultados esperados

A corrente deve estar na fase líquida (fração de vapor = 0) com densidade próxima a 997 kg/m³, correspondendo à densidade conhecida da água líquida a 25 °C e 1 atm.

Entendendo os Resultados

A 25 °C e 1 atm, a água está bem abaixo do seu ponto de ebulição (100 °C a 1 atm), então o cálculo flash a identifica corretamente como líquido comprimido. A densidade de ~997 kg/m³ corresponde ao valor de referência do NIST.

O modelo IAPWS-IF97 Steam Tables é uma formulação baseada em correlações desenvolvida especificamente para sistemas água/vapor. Fornece precisão muito alta (dentro de 0,01% dos dados experimentais).

Automatizando Este Tutorial

A mesma simulação pode ser construída programaticamente para automação em lote, fluxos assistidos por IA, ou integração com outras ferramentas.

Arquivos neste repositório

• Script Python: examples/beginner/01_first_simulation.py

FluentAPI (Python)MCP Server (JSON-RPC)Prompt LLM

from DWSIM.Automation.FluentAPI import Flowsheet, PropertyPackages, Q

fs = (Flowsheet.Create("MinhaPrimeiraSimulacao")
      .WithCompound("Water")
      .WithPropertyPackage(PropertyPackages.SteamTables))

stream = (fs.AddMaterialStream("Agua-1")
          .At(Q.Kelvin(298.15), Q.Pascal(101325.0))
          .WithMassFlow(Q.KgPerSecond(1.0)))

fs.Solve()
print(f"Densidade = {stream.DensityKgPerM3:.2f} kg/m3")

{"jsonrpc":"2.0","id":1,"method":"tools/call","params":{
  "name":"dwsim.flowsheet.create",
  "arguments":{"name":"MinhaPrimeiraSimulacao"}
}}

Sequência completa: dwsim.thermo.add_compounds, dwsim.thermo.set_property_package, dwsim.stream.add_material, dwsim.solve.run.

O resultado pode variar

O resultado depende da capacidade de raciocínio e do uso correto de ferramentas pelo LLM. Sempre verifique se a simulação corresponde à sua intenção antes de confiar nos números.

Use o DWSIM (via servidor MCP) para construir a seguinte simulação:

- Crie um flowsheet chamado "MinhaPrimeiraSimulacao"
- Adicione Água (Water) como único composto e configure o pacote
  termodinâmico como "SteamTables"
- Adicione uma corrente material chamada "Agua-1" a 298,15 K e
  101325 Pa, com vazão mássica de 1,0 kg/s
- Resolva o flowsheet
- Reporte a temperatura (K), pressão (Pa), densidade (kg/m³) e
  fração de vapor calculadas para a corrente

Exercícios

1. Mude a temperatura para 373,15 K (100 °C) editando a corrente e pressionando F6 → Solve novamente. Observe a fração de vapor. O que acontece?
2. Aumente a pressão para 10 atm (1013250 Pa) a 373,15 K. A água permanece líquida?
3. Salve sua simulação: File > Save → escolha um arquivo .dwxmz. Em seguida feche-o e reabra via File > Open File.

Leitura Complementar

Referências selecionadas da bibliografia técnica do DWSIM. Clique no link DOI para acessar cada artigo.

• W. Wagner & A. Pru. (2002). The IAPWS Formulation 1995 for the Thermodynamic Properties of Ordinary Water Substance for General and Scientific Use. Journal of Physical and Chemical Reference Data. doi:10.1063/1.1461829
• International Association for the Properties of Water & Steam. (1997). IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam (IAPWS-IF97)
• Joseph Smith. (1996). Intro to Chemical Engineering Thermodynamics. McGraw-Hill Companies
• Stanley I. Sandler. (2006). Chemical, Biochemical, and Engineering Thermodynamics. John Wiley & Sons

Próximos Passos

Agora que você sabe criar uma simulação e inspecionar propriedades de correntes, avance para Misturador Básico para aprender a conectar correntes a uma operação unitária.