Aula 1_Variaveis de Processos e medicoes _parte1

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Cap.1-Variáveis de Processos e Medições 
Prof.: Marcus Vinícius C. Tolentino 
Processos Químicos de Produção 
Revisão Medidas e Grandezas 
Químicas 
Utilizar para estudos a fonte bibliográfica 
 
- Princípios elementares dos processos químicos / Richard M. Felder, Ronald W. 
Rousseau, Lisa G. Bullard ; tradução Luiz Eduardo Pizarro Borges. - 4. ed. - Rio de 
Janeiro : LTC, 2018 (Livro Virtual) 
 
Massa e Volume 
Aonde iremos aplicar essas variáveis? 
 
A massa específica de uma substância pode ser usada como um fator de 
conversão para relacionar a massa e o volume de uma quantidade da 
substância. Por exemplo, a massa específica do tetracloreto de carbono é 
1,595 g/cm3; portanto, a massa de 20,0 cm3 CCl4 é: 
 
 
 
 
A massa específica: é a massa por unidade de volume da substância 
(kg/m3, g/cm3, lbm/ft
3 etc.) 
O volume específico: é o volume ocupado por uma unidade de massa da 
substância; é o inverso da massa específica. 
Massa e Volume 
* A substância de referência mais comumente usada para sólidos e 
líquidos é a água à 4,0°C, que tem a seguinte massa específica de 1,00 
g/cm3. 
 
Se você tem como dado a densidade relativa de uma substância, 
multiplique pela massa específica de referência em quaisquer unidades 
para obter a massa específica da substância nas mesmas unidades. Por 
exemplo, se a densidade relativa de um líquido é 2,00, sua massa 
específica é 2,00 × 103 kg/m3 ou 2,00 g/cm3. 
 
A densidade relativa (DR): é a razão entre a massa específica da 
substância em questão (ρsubstancia) e a massa específica de uma substância 
de referência (ρreferencia), a uma condição especificada. 
Exemplo: 
Vazão Mássica e Volumétrica 
A maior parte dos processos envolve o movimento de material de um ponto a outro — 
algumas vezes entre unidades de processos, outras entre uma unidade de produção e um 
armazém. A taxa à qual o material é transportado através de uma linha de processo é a 
vazão do material. 
 
A vazão de uma corrente de processo pode ser expressa como vazão mássica 
(massa/tempo) ou como vazão volumétrica (volume/tempo). 
 
Vazão Mássica e Volumétrica 
A densidade relativa da gasolina é aproximadamente 0,70. 
(a) Calcule a massa (kg) de 50,0 litros de gasolina. 
(b) A vazão mássica de gasolina saindo de um tanque de refinaria é 1150 
kg/min. Estime a vazão volumétrica (litros/s). 
 
Exemplo: 
Resposta: (a) 35 kg ; (b) 0,03L/s 
Fração e Percentagem Mássica e Molar 
Fração e Percentagem Mássica e Molar 
Peso Molecular Médio de Misturas 
Em alguns casos, é necessário realizar o cálculo utilizando o peso molecular de uma 
mistura, mas em processos industriais grande parte dessas misturas encontram-se na 
forma de soluções. 
 
Assim, o peso molecular médio (ou massa molecular média) de uma mistura, M (g/mol, 
kg/kmol, lbm/lb-mol etc.), é a razão entre a massa de uma amostra da mistura (mt) e o 
número de mols de todas as espécies (nt) na amostra. Se yi é a fração molar do 
componente i na mistura e Mi é o peso molar deste mesmo componente, então. 
 
Massa Molecular Média, por fração molar 
Massa Molecular Média, por fração mássica 
Exemplo: 
Uma mistura contém 10% molar de álcool metílico, 75,0% molar de acetato de 
metila (C3H6O2) e 15,0% molar de ácido acético. Calcule as frações mássicas de 
cada componente. Qual é o peso molecular médio da mistura? Qual seria a 
massa (kg) de uma amostra contendo 25,0 kmol da mistura. 
 
Frações mássicas  etanol 0,07; Acet. Metila 0,8 ; ácido acético 0,13. 
Peso Molecular Médio 69,1 
Massa (kg) 1,7 ton. 
Concentração 
A concentração de uma substância em uma mistura ou solução pode ser usada como 
fator de conversão para relacionar a massa (ou os mols) de uma substância em uma 
amostra da mistura com o volume da amostra, ou para relacionar a vazão molar (ou 
mássica) de um componente em uma corrente com a vazão volumétrica total da 
corrente. 
 
Consideremos, por exemplo, uma solução 0,02 molar de NaOH (quer dizer, uma 
solução contendo 0,02 mol NaOH/L; 5 litros desta solução contêm 0,1 mol. 
Concentração Mássica = Massa do soluto / Volume da solução 
 
Unidades: g/mL ; g/cm3 ; Kg/L ; lbm/ft3 ; kg/in3. 
Concentração Molar = Mol do soluto / Volume da solução 
 
Unidades: mol/L ; mmol/cm3 ; lb-mol/ft3 . 
Aonde aplicamos a concentração? 
Problema e Aplicação 
Em uma manufatura de produtos farmacêuticos, a maioria dos ingredientes 
farmaceuticamente ativos é feito em solução e depois recuperados por separação. 
Acetaminofeno, uma droga contra dor comercializada como Tylenol®, é sintetizada em uma 
solução aquosa e subsequentemente cristalizada. A lama de cristais é enviada para uma 
centrífuga da qual emergem duas correntes efluentes: (1) uma torta molhada contendo 
90,0% acetaminofeno sólido (MM = 151 g/mol) e 10,0% de água (mais algum 
acetaminofeno e outras substâncias dissolvidas, que nós iremos desprezar), e (2) uma 
solução aquosa altamente diluída que é descartada do processo. A torta molhada é 
alimentada a um secador no qual a água é completamente evaporada, deixando os sólidos 
do acetaminofeno residual completamente secos. Se a água evaporada fosse condensada, 
sua vazão volumétrica seria de 50,0 L/h. Segue um fluxograma do processo, que roda 24 
h/dia, 320 dias/ano. “A” indica o acetaminofeno. 
 
(a) Calcule a vazão de produção anual de acetaminofeno sólido (toneladas/ano), 
usando o mínimo de equações dimensionais possível. 
 
(b) Uma proposta foi feita para submeter a solução líquida saindo da centrífuga a um 
processamento adicional para recuperar mais do acetaminofeno dissolvido em vez 
de descartar a solução. De que dependeria a decisão? 
Fluxograma do 
processo