Balanço material inicio

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BALANÇO MATERIAL 
 
 
Definição: 
- Balanço Material é, normalmente, a primeira etapa na solução de 
um problema da engenharia química. 
- No estudo das operações unitárias da E.Q., onde os equipamentos 
utilizados devem ser dimensionados, a primeira etapa a ser executada 
é o balanço material aplicado a esta operação em estudo. 
Se: 
 
na operação unitária 
apenas ocorrer 
transferência de massa 
entre as correntes que 
escoam no interior do 
equipamento 
necessário 
somente 
Balanço Material 
 
 
operação unitária 
ocorrer 
transferência de massa e 
transferência de calor 
entre as correntes ou entre 
as correntes e o exterior 
necessário 
Balanço Material 
e 
Balanço de Energia 
 
- Fazer balanço material em um processo global ou em parte de 
um processo é uma tarefa do engenheiro químico, imprescindível 
para o seu bom desempenho profissional. 
- Saber resolver bem esta tarefa deve “estar no sangue” do 
engenheiro químico, tão grande é a importância que ela representa 
para a execução das etapas seguintes, tanto no projeto básico quanto 
na avaliação do processo em estudo. 
 1
ESCOLHA DA BASE DE CÁLCULO 
 
- A escolha de uma base de cálculo tem um importante papel na solução 
de um problema. Esta base é a referência escolhida para se fazer os 
cálculos desejados, e se for escolhida convenientemente, pode facilitar 
bastante a solução do problema. 
- Na escolha da base, deve-se fazer as seguintes perguntas: 
 
O que eu quero achar? 
Como que eu devo começar? 
Qual a base mais conveniente? 
 
 
- A base deve ser indicada no início do problema, para que seja 
entendido o porquê dos cálculos e também para que qualquer pessoa ao 
analisar o problema seja capaz de entendê-lo. 
- Nos processos contínuos, a base de cálculo é normalmente a vazão de 
uma corrente de entrada ou de saída do processo. 
- O tipo de vazão é função da base da composição desta corrente e 
pode ser: 
 vazão mássica⇒(se é conhecida a fração em massa
desta corrente) 
Vazão de base vazão molar ⇒ (se é conhecida a fração em quantidade 
de matéria) 
 vazão volumétrica ⇒(se é conhecida a fração em
volume) 
 2
A EQUAÇÃO DE BALANÇO 
- O grande cientista Lavoisier demonstrou que a matéria poderia ser 
transformada, mas nunca criada e nem destruída. Descobriu que a 
massa das substâncias que participavam de uma reação química era igual 
à soma das massas dos produtos gerados nesta reação. 
- Com isso, deu-se origem a famosa Lei da conservação da massa, que 
na indústria química é convencionalmente chamada de: 
 
BALANÇO DE MASSA ou BALANÇO DE MATERIAL 
que na prática.... 
Balanço de material 
de um processo 
contínuo 
⇒ 
Computação exata de todos os materiais que 
entram, saem, acumulam ou são 
transformados, em um dado intervalo de 
tempo de operação. 
 
Sistema geral para qual o balanço de material deve ser feito 
 
Entradas 
 
Sistema 
(equip. de processo) 
(Conjunto de equip. de proc.)
(unidade industrial de proc.)
Saídas 
 
Para escrever a equação de balanço material deve-se conhecer: 
- informações sobre as correntes que cruzam as fronteiras do sistema 
- as modificações químicas que possam ocorrer com os componentes 
das correntes (caso ocorra reações químicas no interior do sistema). 
 3
Assim temos as seguintes equações: 
- em um Balanço Global (informações de como varia a massa total do 
sistema. 
 
sistema no
 acumulo
sistema do
limites dos sai
 
sistema do 
limites nos entra
⎭⎬
⎫
⎩⎨
⎧=⎭⎬
⎫
⎩⎨
⎧−⎭⎬
⎫
⎩⎨
⎧
 
 
 
em um Balanço por componente (informações de como varia cada 
componente). 
 
 
sistema no
 acumulo
sistema no
consumido
sistema do
limites dos sai
 
sistema no
gerado
 
sistema do 
limites nos entra
⎭⎬
⎫
⎩⎨
⎧=⎭⎬
⎫
⎩⎨
⎧−⎭⎬
⎫
⎩⎨
⎧−⎭⎬
⎫
⎩⎨
⎧+⎭⎬
⎫
⎩⎨
⎧
 
Obs.: 
- Os termos geração e consumo significam ganho ou perda por reação 
química (só aparecem quando aplicamos o balanço aos componentes do 
sistema). 
- O termo acúmulo significa variação da massa com o tempo no interior do 
processo e pode ser positivo ou negativo, dependendo se a massa está 
aumentando ou diminuindo dentro do processo. 
 
 Se o processo em análise está em estado estacionário (regime 
permanente), onde não há acúmulo de material dentro do sistema, a 
equação de balanço de material fica: 
 
 
sistema
do sai
 
sistema 
no entra
⎭⎬
⎫
⎩⎨
⎧=⎭⎬
⎫
⎩⎨
⎧
 
 
 4
- Deve-se notar que o balanço material é um balanço em massa. 
- Apenas nos processos em que não ocorrem reações químicas, o 
balanço material pode ser um balanço em quantidade de matéria. 
 
Resumindo: em Estado estacionário (regime permanente) onde: 
 
sistema
do sai
 
sistema 
no entra
⎭⎬
⎫
⎩⎨
⎧=⎭⎬
⎫
⎩⎨
⎧
 
Tipos de processo 
Tipo de balanço aplicável Sem reação 
química 
Com reação 
química 
Balanço total 
Massa
Quantidade de matéria
 
sim 
sim 
 
sim 
não* 
Balanço de componentes 
Massa
Quantidade de matéria
 
sim 
sim 
 
não 
não 
Balanço de espécies atômicas 
Massa
Quantidade de matéria
 
sim 
sim 
 
sim 
sim 
 
* A igualdade (entrada)=(saída) neste caso pode ocorrer quando não houver 
mudança da quantidade de matéria total entre a entrada (reagentes) e saída 
(produtos). 
Exemplo: CH4 + 2CO2 → + 2H2O 
 5
PROBLEMAS DE BALANÇO DE MATERIAL COM PROBLEMAS DE BALANÇO DE MATERIAL COM
PROCESSOS FÍSICOSPROCESSOS FÍSICOS 
 
Nos problemas em que estão envolvidas operações unitárias da 
Engenharia Química como a 
Destilação 
Absorção 
Extração, etc.; 
embora diferentes entre si, o método de solução do balanço 
material envolvido é o mesmo. 
 
Nestes casos, sempre estaremos lidando com correntes que entram 
e saem do processo e com composições conhecidas e a conhecer. 
 
Correntes envolvidas: 
ALIMENTAÇÃO ou CARGA ⇒ corrente principal (ou a única) que 
entra no processo. 
PRODUTOS ou EFLUENTES ⇒ correntes que saem do processo. 
Vazões de 
saída 
 
 
 
 
Vazões de 
entrada 
Sistema sobre o qual o 
balanço de massa será 
aplicado 
 
Para se fazer o balanço de material é preciso ter informações sobre 
as vazões mássicas (ou molares) e as composições das correntes 
que entram, saem e que estão presentes no interior do sistema. 
 
 
 
 1
 2
Regras gerais a serem seguidas antes de iniciar os cálculos de balanço: 
 
1- Fazer um esquema simplificado do processo, definindo a sua 
fronteira pelo traçado de uma envoltória. 
2- Identificar, com símbolos, as vazões e as composições das 
correntes envolvidas. 
3- Anotar no esquema todos os dados disponíveis das vazões e das 
composições. 
4- Verificar que composições são conhecidas ou podem ser 
imediatamente calculadas. 
5- Verificar que vazões mássicas são conhecidas ou podem ser 
facilmente calculadas. 
6- Selecionar a base de cálculo conveniente para o início do 
problema. 
 
Concluído estes procedimentos é que se deve escrever as equações 
de balanço material (total e de componentes) contendo os 
componentes e as correntes do processo. 
 
Obs. Final: “Esta é uma forma detalhada de abordar um problema 
de balanço; não quer dizer que seja a única” 
 
EXERCÍCIOS 
Exemplo 1 – Balanço material em um secador 
 
Um determinado sólido contendo 20,0 % em massa de água 
necessita ser secado para produzir um sólido que contenha no 
máximo 4,0 % de água. Calcule a % de remoção de água do sólido 
original. 
EXERCÍCIOS PROPOSTOS 
(balanço Material – Processos Físicos) 
 
 
Balanço material em coluna de destilação 
 
 
 
EXERCÍCIOS PROPOSTOS 
(balanço Material – Processos Físicos) 
 
 
Balanço material em coluna de destilação 
 
 
 
	Bmat intro.pdf
	tranp9-BM.pdf
	BALANÇO MATERIAL 
	BM-proc fisicos.pdf
	PROBLEMAS DE BALANÇO DE MATERIAL COM PROCESSOS FÍSICOS 
	transp exercícios 2 novo.pdf
	Balanço material em coluna de destilação 
	transp exercícios 2 novo.pdf
	Balanço material em colunade destilação