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PRINCÍPIOS DOS PROCESSOS QUÍMICOS
Profa Amarílis Severino e Souza
Universidade Federal de São Carlos
Departamento de Engenharia Química
Variáveis de processo
Conteúdo
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2 Variáveis de processo
 2.1 Massa, volume, densidade
 2.2 Vazão
 2.3 Composição química
 2.4 Pressão
 2.5 Temperatura
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2 Variáveis de processo
Projeto, supervisão e/ou
modificação de um processo
Conhecer as quantidades, composições e condições dos
materiais que entram e saem da unidade, bem como saber
medi-las no caso de unidades já existentes.
É necessário conhecer: 
definições, técnicas de medidas e método
para cálculo dessas variáveis.
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Massa Específica: densidade absoluta ou densidade. 
(kg/m³; g/cm³)
Densidade relativa: mede a massa específica de um fluido em 
relação a um fluido de referência.
Peso específico: peso por unidade de volume (N/m³; kgf/m³).
2 Variáveis de processo
Obs. Volume Específico: inverso 
da massa específica (m³/kg; cm³/g)
෠𝑉 =
1
𝜌
=
𝑉
𝑚
A referência mais comumente 
usada para sólidos e líquidos é a 
água a 4,0°C:
ρ
ref (H20, 4°C)
= 1,000 g/cm³
2.1 Massa, volume, densidade
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2.2Vazão
• A maior parte dos processos envolve o movimento material de um ponto
a outro. A taxa à qual o material é transportado através de uma linha de
processo é a vazão do material.
• ሶ𝑚 =Vazão mássica (massa/tempo);
• ሶ𝑉 =Vazão volumétrica (volume/tempo).
• A massa específica de um fluido pode ser utilizada para converter uma
vazão volumétrica conhecida de uma determinada corrente na vazão
mássica desta corrente ou vice-versa.
2 Variáveis de processo
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Exemplo 1: 
A vazão mássica de n-hexano, cuja densidade é 0,659 g/cm³, em uma 
tubulação é 6,59 g/s. Qual é a vazão volumétrica (cm³/s)?
2 Variáveis de processo
Exemplo 2
A vazão volumétrica de CCl4 (ρ = 1,595 g/cm³) em uma tubulação é 100,0 
cm³/min. Qual é a vazão mássica, em kg/s?
2.2Vazão
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2 Variáveis de processo
2.2Vazão - Medidores
a) Rotâmetro
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2 Variáveis de processo
b) Medidores por diferença de pressão (Placa de orifício, Venturi)
ሶ𝑉 = 𝑣. 𝐴
A queda de pressão é proporcional à
velocidade do fluido na tubulação.
2.2Vazão - Medidores
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2.3 Composição química
Moles e peso molecular
• Um grama-mol (g-mol ou simplesmente mol no SI) de uma espécie é a
quantidade dessa espécie cuja massa é numericamente igual ao seu peso
molecular.
• O peso molecular pode ser usado como fator de conversão que relaciona
a massa e o número de moles de uma quantidade de substância.
Ex. Monóxido de carbono (CO) tem peso molecular igual a 28:
• 1 g-mol (ou mol) de CO contém 28 g,
• 1 lb-mol CO contém 28 lbm
• 1 kg-mol (ou kmol) de CO contém 28 kg
2 Variáveis de processo
Exemplo 3
34,0 kg de amônia (NH3, MM=17) são equivalentes a quantos kmol de
amônia?
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2.3 Composição química
Frações mássica e molar
• As correntes de processo ocasionalmente contêm apenas uma substância,
porém o mais comum é que consistam em misturas de líquido ou gases,
ou soluções de um ou mais componentes em um solvente líquido.
Fração Mássica: xA= (massa de A)/(massa total)
Fração Molar : yA= (moles de A)/(moles totais)
2 Variáveis de processo
Exemplo 4 - Conversões usando frações mássica e molar.
Uma solução contém 15% A em massa (xA= 0,15) e 20% B molar (yB=0,20).
(a)Calcule a massa de A em 175 kg de solução.
(b)Calcule a massa da solução que contém 300 lbm A.
(c)Calcular a vazão mássica de A em uma corrente de solução com vazão de 53
lbm/h.
(d)Vazão molar de B numa corrente de solução com vazão 1000 mol/min.
(e)Calcule a vazão total da solução correspondente a uma vazão molar de 28
kmol de B/s.
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Concentração
• A concentração mássica de um componente em uma mistura ou em
uma solução é a massa deste componente por unidade de volume da
mistura. (ex. g A/m³; lbm A/ft³)
• A concentração molar de um componente é o número de moles por
unidade de volume da mistura (kmol/m³; mol/L).
• A molaridade (M) de uma solução é o valor da concentração molar do
soluto expressa por litros de solução (mol/L).
Ex. Uma solução 2 molar (2 M) de A contém 2 mols A por litro de solução
2 Variáveis de processo
𝑪𝒊 =
𝒎𝒊
𝑽
𝑪𝒊 =
𝒏𝒊
𝑽
2.3 Composição química
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2 Variáveis de processo
Exemplo 5
Considere uma solução de 0,02 molar de NaOH. 5 litros dessa solução
contêm quantos mols de NaoH?
Se uma corrente desta solução escoa com vazão 2 L/min, qual a vazão molar
de NaOH?
2.3 Composição química
Conteúdo
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2 Variáveis de processo
 2.1 Massa, volume, densidade
 2.2 Vazão
 2.3 Composição química
 2.4 Pressão
 2.5 Temperatura
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2 Variáveis de processo
2.4 Pressão
a) Conceitos
• Uma pressão é a razão de uma força para uma área sobre a qual a força atua.
• A pressão de fluido é definida com a relação F/A, onde F é a força
mínima necessária que deveria ser exercida no “plug” (tampão-rolha) para não
permitir a saída do fluido.
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2 Variáveis de processo
2.4 Pressão
b) Medidores
Manômetro de Bourdon
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2 Variáveis de processo
2.4 Pressão
b) Medidores
Manômetro tubo em U
𝑃𝑎 − 𝑃𝑏 = 𝜌𝑚 − 𝜌𝑓 . 𝑔. 𝐻
𝑃𝑎 − 𝑃𝑏: diferença de pressão
𝜌𝑚: densidade do fluido manométrico
𝜌𝑓: densidade do fluido
𝑔: aceleração da gravidade
𝐻: altura da coluna deslocada
H
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2 Variáveis de processo
2.4 Pressão
b) Medidores
Manômetro tubo em U
Exemplo 6 - Um óleo (densidade = 910 kg/m³) escoa em um duto cuja vazão é 
medida com auxílio de um manômetro de mercúrio (densidade = 13.546 kg/m³). 
Se a diferença de altura entre as duas colunas do manômetro é de 0,78 in, qual é a 
diferença de pressão correspondente entre os pontos A e B, em mmHg?
 Absoluta: Refere-se à pressão real.
 Atmosférica: É a força exercida pela
atmosfera na superfície terrestre. A pressão
atmosférica pode variar de um lugar para o
outro, em função da altitude e das condições
meteorológicas (como a umidade e a densidade
do ar). Ao nível do mar esta pressão é
aproximadamente de 760 mmHg, ou 1 atm.
(Barômetro)
 Manométrica: medida da pressão em relação
à pressão atmosférica existente no local.
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P
absoluta
=P
manométrica ou relativa
+P
atmosférica
2 Variáveis de processo
2.4 Pressão
Pressão atmosférica, absoluta e 
manométrica
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2 Variáveis de processo
2.4 Pressão
Pressão atmosférica, absoluta e manométrica
Exemplo 7 – É usual instalar manômetros
em cilindros de gás de modo a medir a
quantidade de produto presente.
Um manômetro instalado em um cilindro de
gás CO2 indica a leitura de 1 atm. A leitura
do barômetro local é de 1 atm. Se a válvula
do cilindro for aberta, haverá saída de CO2?
Qual a pressão absoluta do gás no cilindro?
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2 Variáveis de processo
2.5Temperatura
a) Conceito
A temperatura de uma substância (T) em um dado estado de agregação (sólido,
líquido ou gás) é uma medida da energia cinética média possuída pelas
moléculas da substância.
Como esta energia não pode ser medida diretamente, a temperatura precisa ser
determinada indiretamente pela medida de alguma propriedade física da
substância, cujo valor depende da temperatura de uma forma conhecida.
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2 Variáveis de processo
2.5Temperatura
a) Medidores
Termômetro:Volume de uma massa fixa de um fluido
Termopar: Diferença de tensão (“voltagem”) gerada a partir da junção de dois
metais diferentes (termopar)
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2 Variáveis de processo
2.5Temperatura
a) Medidores
Pirômetro: Converte em temperatura o espectro de radiação emitida pelo corpo.
Vantagem: Não tem contato com o material
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2 Variáveis de processo
2.5Temperatura
b) Conversão
𝑇(°𝐶)−0
5
=
𝑇(K)−273
5
=
𝑇(°F)−32
9 = 
𝑇(R)−492
9
∆𝑇(°𝐶) =∆𝑇(K) =1,8 ∆T(°F)=1,8 ∆T(R)
Intervalo de temperatura:
Um intervalo de 1 °C ou 1 K equivale a 1,8 °F ou 1,8 °R.
Atenção!
Não se fala “graus Kelvin” 
ou “graus Rankine”
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2 Variáveis de processo
2.5Temperatura
b) Conversão
Exemplo 8 - Converta 100°C em:
(a) K
(b) °𝐹
(c) R
Exemplo 9 – O calor específico da água é 4,18 kJ/kg.K. Qual o calor
específicoda água em kJ/kg.°C?