Variáveis em Processos Químicos

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Principais variáveis dos processos 
químicos
Profª Nívea de Lima
SÚMARIO
• Balanço material
DEFINIÇÃO: PROCESSOS QUÍMICO
Os processos químicos podem ser classificados como:
contínuos, em batelada ou semibatelada.
DEFINIÇÃO: PROCESSOS QUÍMICO
Processos em batelada: a alimentação é carregada no sistema
no começo do processo e os produtos são retirados todos
juntos depois de algum tempo. Não existe transferência de
massa através dos limites do sistema entre o momento da
carga da alimentação e o momento da retirada dos produtos.
DEFINIÇÃO: PROCESSOS QUÍMICO
Processos contínuos: as entradas e saídas fluem
continuamente ao longo do tempo total de duração do
processo.
Processos em semibatelada (ou semicontínuos): qualquer
processo que não é nem contínuo nem em batelada.
DEFINIÇÃO: PROCESSOS QUÍMICO
Fonte: 
https://instrumentacaoecontrole.
com.br/fermentacao-continua-
ou-por-batelada/
DEFINIÇÃO: PROCESSOS QUÍMICO
Estado estacionário: se os valores de todas as variáveis
no processo, não variam com o tempo, se diz que o
processo está operando em estado estacionário.
DEFINIÇÃO: PROCESSOS QUÍMICO
Regime transiente: se qualquer das variáveis do processo
muda com o tempo, então se diz que a operação é transiente
ou está no estado não estacionário. Dessa forma, os
processos contínuos podem ser tanto estacionários quanto
transientes.
PROCESSOS QUÍMICO: Balanço de massa sem 
reação quimica
1) Não há acumulo no sistema: ሶ𝑚𝐸 = ሶ𝑚𝑆
2) Há acumulo no sistema: ሶ𝑚𝐸 ≠ ሶ𝑚𝑆
FONTE: MELO (2017)
EQUAÇÃO DO BALANÇO DE MASSA
EQUAÇÃO DO BALANÇO DE MASSA
EXERCICIO 1
100 kg de lodo ativado são alimentados em um secador para
ser seco pelo aquecimento em uma fornalha. O lodo ativado é
carregado em uma fornalha com 60% de umidade (W) e 40%
de sólido seco (S). Calcule as variáveis desconhecidas no
processo de secagem.
FONTE: MELO (2017)
EXERCICIO 2
Você é o encarregado dos processos produtivos de uma
grande indústria química e como toda indústria desse porte,
possui geradores de vapor em sua área de utilidades. A pedido
do seu gestor, você avaliará o funcionamento de um gerador
de vapor, que possui três correntes de alimentação,
produzindo uma corrente de saída com a composição
desejada
FONTE: MELO (2017)
EXERCICIO 2
A primeira corrente de alimentação é composta por água líquida a
uma vazão de 20 cm3/ min, a segunda é uma corrente de ar (21%
molar de O2 e o resto de N2 ) e a terceira é oxigênio puro alimentado
a 1/5 da vazão da corrente de ar. A saída de vapor úmido deve
conter 1,5% molar de água. Para resolver esse problema e verificar
se o balanço de massa está correto, você calculará as variáveis
desconhecidas nas correntes do gerador de vapor, bem como a
vazão de vapor úmido.
https://www.tlv.com/global/BR/steam-theory/heating-with-
steam.html
FONTE: MELO (2017)
EXERCICIO 3
FONTE: MELO (2017)
Unidade de produção de benzeno:
Uma corrente de alimentação de uma coluna de destilação contém uma mistura
líquida composta por 35% molar de tolueno (T), 25% molar de xileno (X), e a
composição restante é de benzeno (B). A alimentação original é caracterizada por uma
vazão molar de alimentação de 100 kmol/h. O produto da corrente de fundo da coluna
tem 97% molar de xileno (X), 0% de B. A coluna deve ser projetada para que recuperar
93% da alimentação de B na corrente de destilado. Como você deverá proceder para
encontrar o valor das vazões molares das correntes de fundo e destilado?
EXERCÍCIO 3 
FONTE: MELO (2017)
EXERCÍCIO 4
FONTE: MELO (2017)
Uma mistura líquida de benzeno e tolueno contém 55,0% em massa de benzeno.
Uma parte desta mistura é evaporada, gerando um vapor que contém 85,0% de
benzeno e um líquido residual que contém 10,06% de benzeno, de acordo com o
equipamento a seguir. Suponha que o processo é operado de forma contínua e em
estado estacionário, com uma vazão de alimentação de 100 kg/h da mistura.
Determine a vazões de vapor e de liquido.
EXERCÍCIO 4
FONTE: MELO (2017)
EXERCÍCIO 5
FONTE: MELO (2017)
Em determinado processo industrial, é desejável a obtenção de 
benzeno. Para isso, é realizada a destilação de uma mistura de 
benzeno e tolueno, a fim de separar o composto de interesse. 
Qual é a vazão do resíduo e da alimentação?
EXERCÍCIO 6
FONTE: MELO (2017)
Você trabalha em uma planta que realiza o fracionamento do petróleo, sendo que
a corrente é rica em gasolina (C1), querosene (C2) e óleo lubrificante (C3). Seu
objetivo é a obtenção da fração que contém apenas gasolina. Na mistura dos
componentes, a fração de gasolina corresponde a 0,40 do total; a de querosene,
também a 0,40; e a de óleo lubrificante, a 0,2. O resíduo possui C1=0,1; C2=0,6; O
volume de entrada da mistura nessa planta é de 945m3/h. É imprescindível
observar que, nesse processo, 75% da gasolina é removida da mistura inicial com
100% de pureza. Encontre o valor de gasolina obtida a partir da entrada de
945m3/h de mistura (C1+C2+C3) no destilador.
REFERÊNCIAS
• MELO, D.N.C. Princípios de processos químicos. ondrina : Editora 
e Distribuidora Educacional S.A., 2017.
• HIMMELBLAU, D. M.; RIGGS, J. B. Engenharia química: princípios 
e cálculos. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2014.