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Calculadora de Massa Específica HidroUFF

Esta aplicação tem como funcionalidade principal o cálculo da massa especifica de misturas gasosas, através da resolução da equação de estado cúbica de Peng Robinson. Atualmente, existem na ferramenta 20 substâncias já cadastradas e suporte para adição de novas substâncias pelo usuário. Além disso, a ferramenta possui interface nos idiomas inglês, português e espanhol.

Versão 1.3.0

Como utilizar • Execução via arquivo executável • Execução via código fonte • Orientações Gerais • Adição de substâncias • Demonstração • Tecnologia • Desenvolvimento • Citando • Guia do desenvolvedor

Como utilizar

Para utilizar a aplicação basta informar a fração molar de cada substância que compõe a mistura, a temperatura em ATM, e o valor de pressão. A pressão pode ter um único valor ou uma faixa de valores. Para tal, informe os valores inicial, final e o passo entre eles. Ao realizar o cálculo para uma faixa de valores de pressão é possível gerar o gráfico da Isoterma ou salvar o resultado em um arquivo .csv (comma-separated values). Este arquivo pode ser utilizado posteriormente para gerar o gráfico diretamente, sem a necessidade de nova realização dos cálculos. Para utilizar esta funcionalidade conserve o formato original do arquivo, alterando apenas valores numéricos, se necessário.

Execução via arquivo executável

Basta realizar o download do arquivo Calculadora de Massa Específica HidroUFF.exe, que se encontra no diretório /bin, e executá-lo. Não é necessário realizar qualquer instalação.

O arquivo executável é compatível apenas com o sistema operacional Windows.

Execução via código fonte

Pré-requisitos

• Python 3.x
• Pip

Após a instalação da linguagem Python e do instalador de pacotes pip, instale as seguintes dependências através do terminal:

• Sympy

pip install sympy

• Matplotlib

pip install matplotlib

• PyQt5

pip install PyQt5

Execução

Realize o download do código fonte através do comando: git clone https://github.com/HidroUFF/calculadora-massa-especifica

Certifique-se de que os requisitos foram instalados corretamente.

Sempre inicie a execução do programa através do arquivo 'main.py', pois ele é o arquivo principal.

Sempre inicie a realização dos comandos através do diretório raiz deste projeto (diretório onde o arquivo 'main.py' está).

O arquivo 'imagesAndFonts_rc.py' contém as imagens e fontes utilizadas pela interface, recomenda-se não alterar este arquivo para não gerar inconsistências e erros.

Podem haver algumas diferenças na interface de sistemas operacionais distintos.

Orientações gerais

• A soma das frações molares deve ser igual a 1.0.
• Utilize ponto (.) como separador decimal.
• Não utilize separador de milhar.
• O arquivo .csv deve ser separado por ponto e vírgula (;).
• Não modifique o cabeçalho do arquivo .csv, pois ele é utilizado pelo programa. Se modificado, pode levar a erros na leitura do arquivo e geração do gráfico a partir dele.
  • As palavras chaves utilizadas em determinadas linhas para identificar cada uma das colunas não deve ter nenhuma de suas letras alteradas.
  • Estrutura do arquivo:
    • Primeira linha chave: Composição
    • Segunda linha chave: Substância;Fração Molar (lembrando que ; separa as colunas do arquivo)
    • Abaixo estão registrados nomes das substâncias selecionadas na primeira coluna e a fração molar destas substâncias na segunda coluna. Ex.: CO2;1.0
    • Terceira linha chave: Temperatura
    • Abaixo estará registrado algum valor de temperatura em Kelvin. Ex.: 100.0
    • Quarta linha chave: Massa Específica
    • Quinta linha chave: atm;kg/m³
    • Abaixo estão registrados valores de pressão e massa específica. Ex.: 1e-08;1533.491

Adição de novas substâncias

Para a realização da adição de novas substâncias é necessário primeiro seguir os passos indicados em Execução via código fonte. Após isso, siga o passo a passo:

• Adicione ao arquivo substancias.csv, presente no diretório /data, o nome da substância em português, inglês e espanhol. Além disso, é necessário informar massa molar(g/mol), pressão crítica(KPa), temperatura crítica (K) e fator acênctrico.
• É preciso atualizar também o arquivo kij.csv, presente no diretório /data. Kij é um parâmetro de interação entre cada par de tipos de substâncias que pode ser formado (onde interações de mesma substância é sempre 0).
• Para que a adição seja persistida, execute o programa csvToPy.py, que se encontra no diretório /utility. Este utilitário irá gerar o arquivo constant.py, no diretório /src, que será utilizado pela aplicação.
• Atenção:
  • Ao inserir novos elementos no arquivo substancias.csv, siga a mesma ordem ao adicionar as propriedades nas linhas e colunas do arquivo kij.csv, e vice-versa, para manter a integridade e funcionamento da calculadora.
  • Não utilize caracteres especiais, tais como '()', '[]', '@', '#', '$' etc ao dar nome às substancias.
  • É necessário ter a biblioteca 'unidecode' instalada em seu computador. Para realizar a instalação, utilize o comando:

pip install unidecode

Tecnologia

• Python - versão 3
• Bibliotecas python:
  • PyQt5
  • Sympy
  • Matplotlib

Demonstração

• Informe a composição e temperatura desejadas.

• Se deseja calcular a massa específica para uma única pressão, escolha a opção Única, informe o valor desejado e clique em Calcular. O resultado será exibido na tela.

• Caso deseje calcular a massa específica para um intervalo de valores de pressão, escolha a opção Intervalo, informe o valor inicial, final e o passo entre eles e clique no botão Gráfico da Isoterma para obter um gráfico ou no botão Gerar CSV para salvar os resultados dos cálculos em um arquivo de extensão CSV.

• Exemplo de gráfico.

• Exemplo de arquivo CSV.

• É possível modificar o idioma através do botão inferior esquerdo, basta clicar para alternar entre inglês, espanhol e português. Além disso, existem três botões superiores no lado direito da interface que servem, respectivametente, para gerar gráfico da isoterma a partir de arquivo CSV previamente gerado pela aplicação, consultar ajuda e obter mais informações sobre o programa.

Desenvolvimento

• Desenvolvido por:
  • Mateus Pereira de Sousa
  • Valesca Moura de Sousa
• Orientadores:
  • Felipe Pereira de Moura
  • Fernanda Gonçalves de Oliveira Passos
  • Rogério Fernandes de Lacerda
• Laboratório HidroUFF
• Data de criação: 18/08/2020
• Última revisão: 14/09/2021
• Qualquer sugestão ou dúvida sobre a aplicação, comunique um dos responsáveis: lab.hidrouff.tce@id.uff.br.

Citando

Se a Calculadora de Massa Específica HidroUFF contribuiu para algum projeto ou pesquisa que resultou em uma publicação, por favor, cite-a.