Guia de Pacotes Termodinâmicos¶

Escolher o pacote termodinâmico correto é uma das decisões mais importantes na simulação de processos. Uma escolha errada pode produzir resultados que parecem razoáveis, mas estão quantitativamente errados por uma grande margem. Este guia ajuda você a selecionar o modelo apropriado para o seu sistema.

Árvore de Decisão¶

graph TB
    Q1["Apenas água pura<br/>ou vapor?"]
    Q1 -->|Sim| ST["Steam Tables (IAPWS-IF97)"]
    Q1 -->|Não| Q2["Apenas hidrocarbonetos<br/>(CH4-C20+)?"]
    Q2 -->|Sim| Q2A["Pressão?"]
    Q2A -->|Baixa| LK["Lee-Kesler-Ploecker<br/>ou SRK"]
    Q2A -->|Média-Alta| PR["Peng-Robinson"]
    Q2 -->|Não| Q3["Compostos polares<br/>(água, álcoois, ácidos)?"]
    Q3 -->|Sim| Q3A["Apenas VLE<br/>ou também LLE?"]
    Q3A -->|VLE| NRTL["NRTL ou UNIQUAC"]
    Q3A -->|LLE| UNILL["UNIFAC-LL ou NRTL"]
    Q3 -->|Não| Q4["Eletrólitos<br/>(sais, íons)?"]
    Q4 -->|Sim| EL["Sour Water,<br/>Electrolyte NRTL,<br/>ou Seawater"]
    Q4 -->|Não| GENERIC["Peng-Robinson (padrão)"]

Modelos Recomendados por Sistema¶

Água e Vapor¶

Sistema	Recomendado	Notas
Água pura/vapor	Steam Tables (IAPWS-IF97)	Precisão de referência em todas as condições
Água + hidrocarbonetos (imiscíveis)	UNIFAC-LL, Sour Water	Captura comportamento líquido-líquido

Hidrocarbonetos¶

Sistema	Recomendado	Notas
Hidrocarbonetos leves (C1-C5)	Peng-Robinson	Padrão da indústria para processamento de gás
Cortes de petróleo	PR ou SRK com pseudocomponentes	Gere pseudocomponentes a partir de curvas de ebulição
Alta pressão (> 100 bar)	PR ou PRSV2	PRSV2 tem precisão melhor para espécies polares
Gás ácido (com H2S, CO2)	PR com kij	Defina parâmetros de interação binária

Misturas Polares¶

Sistema	Recomendado	Notas
Álcool/água	NRTL	Lida corretamente com azeótropos
Ácido/água	NRTL ou UNIQUAC	NRTL é o padrão mais seguro
Aldeídos, cetonas	NRTL	Verifique com dados experimentais se for crítico
Álcool/água em ampla faixa de temperatura	Modified UNIFAC (Dortmund)	Preditivo, não precisa de banco de dados

Preditivo (quando não há dados disponíveis)¶

Sistema	Recomendado	Notas
Orgânicos mistos, sem banco	UNIFAC	Contribuição de grupos; funciona para muitos sistemas
Faixa ampla de T, polar	Modified UNIFAC (Dortmund)	Mais preciso em T extremas
Apenas Vapor-Líquido	UNIFAC padrão
Líquido-Líquido	UNIFAC-LL

Eletrólitos e Especializados¶

Sistema	Recomendado	Notas
Água do mar	Seawater (IAPWS-08)	Referência para dessalinização
Água ácida (NH3, H2S, CO2)	Sour Water	Especializado para tratamento de gás
Eletrólitos aquosos	Electrolyte NRTL	Edição Plus / Patreon
Refrigerantes	PR ou estilo REFPROP	PR funciona para a maioria dos compostos R-X

Armadilhas Comuns¶

Usar a Lei de Raoult para Sistemas Não Ideais¶

A Lei de Raoult assume comportamento ideal em ambas as fases. Para misturas não ideais (água/etanol, água/acetona), produz previsões VLE incorretas, especialmente próximo a azeótropos. Sempre use NRTL ou UNIQUAC para misturas polares.

Usar PR para Sistemas Altamente Polares¶

Peng-Robinson é excelente para hidrocarbonetos e gases, mas tem desempenho ruim em misturas água/álcool. A forma da EOS cúbica não captura as fortes ligações de hidrogênio em sistemas polares. Use modelos de coeficiente de atividade (NRTL) em vez disso.

Misturar Convenções de Pacotes Termodinâmicos¶

Pacotes diferentes podem usar convenções diferentes de fração molar/mássica ou de nomenclatura de compostos. Ao importar um flowsheet de outro simulador, verifique se todas as especificações de correntes são consistentes com o novo pacote.

Esquecer de Definir Parâmetros de Interação Binária¶

Para PR/SRK com compostos fortemente polares ou quadrupolares (CO2, H2S), os valores de kij importam. A base de dados do DWSIM tem muitos valores de kij publicados, mas sempre verifique se foram carregados.

Estratégia de Verificação¶

Antes de confiar em um resultado de simulação:

Sanidade com cálculos manuais para casos simples (componente único, mistura ideal)
Compare fases (fração de vapor, densidade) com NIST WebBook ou dados experimentais
Verifique azeótropos aparecendo na composição correta para sistemas conhecidos
Execute com dois pacotes diferentes e compare; grandes discrepâncias indicam que o sistema é sensível

Lista de Pacotes Termodinâmicos no DWSIM¶

Os pacotes mais comuns disponíveis no DWSIM (nomes do enum da FluentAPI):

Enum	Nome Completo
`SteamTables`	IAPWS-IF97
`PengRobinson`	Peng-Robinson (1976)
`PengRobinsonStryjekVera2`	PRSV2
`SoaveRedlichKwong`	SRK (1972)
`LeeKeslerPloecker`	LKP
`RaoultLaw`	Lei de Raoult (ideal)
`NRTL`	NRTL
`UNIQUAC`	UNIQUAC
`Wilson`	Wilson
`UNIFAC`	UNIFAC padrão
`ModifiedUNIFAC_DDB`	Modified UNIFAC (Dortmund)
`UNIFAC_LL`	UNIFAC para LLE
`GraysonStreed`	Grayson-Streed
`ChaoSeader`	Chao-Seader
`SourWater`	Sour Water
`SeaWater`	IAPWS-08 Seawater
`Electrolyte_NRTL`	Electrolyte NRTL (Plus)

Consulte a referência de Pacotes Termodinâmicos da FluentAPI (DWSIM.FluentAPI/docs/api/property-packages.md) para a lista completa.