Nova Atividade Pratica de Processos Quimicos Industriais

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UNINTER 
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA ENGENHARIA DE 
PRODUÇÃO 
PLANTA INDUSTRIAL 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho orientado pelo Professor Marcos Baroncini Proença 
como parte da avaliação da 
Disciplina de Processos Químicos Industriais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VICTOR AUGUSTO FELIX DOS SANTOS 
 JI-PARANÁ, RONDÔNIA, 25 DE MARÇO DE 2024 
SUMÁRIO 
 
Introdução ...................................................................................................... 03 
Balanço de Massa ...........................................................................................04 
Analise referente ao vapor gerado ser suficiente para gerar energia .......05 
Balanço de Energia .........................................................................................05 
INTRODUÇÃO 
O estudo e a aplicação dos princípios de balanço de massa e energia 
desempenham um papel crucial em uma ampla gama de processos industriais. 
Desde a produção de alimentos e produtos farmacêuticos até a geração de 
energia e o desenvolvimento de novos materiais, a compreensão desses 
conceitos é fundamental para o sucesso e a eficiência das operações. 
O presente trabalho tem como objetivo explorar os princípios do balanço de 
massa e energia em processos industriais, destacando sua importância e 
aplicação prática. O balanço de massa é uma ferramenta fundamental que nos 
permite quantificar a entrada e saída de materiais em um sistema, garantindo 
assim a conservação da massa e fornecendo insights valiosos sobre a eficiência 
do processo. Por outro lado, o balanço de energia nos permite avaliar a 
transferência e transformação de energia em um sistema, desde a entrada de 
calor até o trabalho realizado e a saída de energia térmica. 
O objetivo deste trabalho é fornecer uma visão abrangente dos princípios do 
balanço de massa e energia, demonstrando sua aplicação em diferentes 
contextos industriais. Além disso, pretendemos destacar a importância desses 
conceitos na otimização de processos, na redução de custos e no 
desenvolvimento de soluções sustentáveis. 
Ao compreender e aplicar adequadamente os princípios de balanço de 
massa e energia, os engenheiros e profissionais da indústria podem tomar 
decisões informadas, projetar sistemas eficientes e contribuir para o avanço 
contínuo da engenharia e da tecnologia. 
 
1. BALANÇO DE MASSA 
Para realizar o balanço de massa de um evaporador, primeiro precisamos 
calcular a vazão de alimentação e a concentração de sólidos na alimentação 
com base no número fornecido (RU). Em seguida, podemos usar esses valores 
para determinar a vazão e a concentração de sólidos na saída do evaporador, 
considerando uma concentração final de 75%. 
Dados fornecidos: 
• Vazão de alimentação (Q): Os 6 primeiros números do RU, que são 
344016. 
• Concentração de sólidos na alimentação (Cin): A soma dos 6 
primeiros números do RU, que é 3 + 4 + 4 + 0 + 1 + 6 = 18. 
• Concentração final de sólidos (Cout): 75%. 
Equação do balanço de massa: A equação do balanço de massa para um 
evaporador pode ser expressa como: Q * Cin = Qf * Cout 
Onde: 
• Q é a vazão de alimentação, 
• Cin é a concentração de sólidos na alimentação, 
• Qf é a vazão de saída (que será a mesma que a vazão de 
alimentação para um evaporador ideal), 
• Cout é a concentração de sólidos na saída. 
Cálculos: Substituindo os valores fornecidos na equação, temos: 
344016 * 18 = 344016 * Qf * 0,75 
Agora, podemos resolver para Qf : 
Qf = 344016 * 18 / 0,75 
Qf = 6192288 / 20,75 
Qf = ≈ 8256384 kg/h 
Interpretação dos resultados: Portanto, a vazão de saída do evaporador é 
aproximadamente 8256384 kg/h. 
Este resultado mostra a vazão de saída do evaporador para alcançar uma 
concentração final de sólidos de 75%, considerando a vazão de alimentação e a 
concentração de sólidos na alimentação fornecidas. 
2. ANÁLISE REFERENTE AO VAPOR GERADO SER SUFICIENTE PARA 
GERAR ENERGIA 
Fazendo o balanço de massa, temos p = 122170,6 kg/h e v = 8256384 kg/h. 
Comparando a quantidade de vapor produzida com o consumo de vapor 
necessário para os geradores: v = 825638,4 kg/h = 825,6384 t/h veremos que a 
quantidade de vapor gerada atende a todos os modelos individualmente, pois é 
superior ao consumo de cada um deles 
3. BALANÇO DE ENERGIA 
Nesta segunda etapa deverá elaborar um balanço de energia para estimar a 
quantidade de vapor saturado do setor de utilidades (w) deverá ser usada para 
a evaporação obtida na etapa 1. 
Para isso deverão usar como premissa que a entalpia da solução de entrada (ha) 
é de 107 kj/kg, a 
entalpia do produto (hp) é de 1070 kj/kg, a temperatura da solução de 
alimentação é de 25ºc, a temperatura 
de trabalho do evaporador é de 100ºc, a temperatura do vapor (v) gerado é de 
100ºc e que a temperatura do 
vapor do setor de utilidades é de 120ºc. 
Lembrem que a temperatura do vapor gerado (v) e do vapor do setor de 
utilidades (w) devem ser 
usadas para obter as entalpias que usarão no cálculo, da tabela de vapor 
saturado. 
a. A expressão para o cálculo é a do balanço de energia: a. ha + w. hw = v. hv + 
p. hp + w. hl 
 A= 295573 kg/h 
 P = 122170,6 kg/h 
v = 8256384 kg/h 
ha = 107 kj/kg 
hp = 1070 kj/kg 
hw = valor de entalpia de vapor saturado pego na tabela para a temperatura do 
vapor do setor de 
utilidades w) = 2706 
hv = valor de entalpia de vapor saturado pego na tabela para a temperatura do 
vapor gerado (v) = 2676 
hl = valor de entalpia de líquido saturado pego na tabela para a temperatura do 
vapor do setor de 
utilidades (w) = 1,5276 
b. ha + w. hw = v. hv + p. hp + w. hl 
295573 x 107 + W x 2706 = 8256384 x 2676 + 122170,6 x 1070 + W x 1,5276 
31626311 + W2, 706 = 2210779664 + 130722542 + W1,5276 
W2706 – W 1,5276 = 22101779664 + 130722542 - 31626311 
W 2704,424 = 22223999515 
W = 8219.02 kg/h 
A quantidade de vapor do setor de utilidades que será usada no evaporador com 
meu RU foi W = 8219.02 kg/h.