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Questões resolvidas

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Departamento de Engenharia Química e Petróleo 
Balanço de Massa e Energia/TEQ – 00096 
 Profa: Mônica Maia (1ª avaliação 2020-2) 
Alunos:_____________________________________ 
 
Observações: Atenção com provas resolvidas a lápis. Como o envio será digital, em pdf, o documento 
deve estar legível. Tempo máximo para resolução da Lista - 48h 
(já considerando o tempo de entrega). 
Em caso de atraso na entrega, haverá desconto de 0,1 ponto por minuto de atraso. 
Cada questão vale 1 ponto 
 
 
1ª Questão: 
 
Duas soluções de ácido sulfúrico, sendo a corrente A de 100kg, contendo 20% 
em massa de H2SO4 (98g/mol) e a B contendo 60% em massa de H2SO4, são 
misturadas para formar uma solução C contendo 4mol de H2SO4/L de solução 
(DR=1,213). 
 
a) Calcule a fração mássica de ácido sulfúrico na solução do produto 
(g H2SO4/g solução), corrente C. 
b) Determine a quantidade em massa (kg) dos componentes das correntes 
(A, B e C). 
 
Obs: A corrente de água (fundo do reator) está na camisa de refrigeração e não no sistema reacional. 
 DR= densidade relativa 
 
2ª Questão: 
 Um fabricante formula óleo lubrificante misturando em um tanque 300kg/min de óleo Nº10 com 100kg/min de 
óleo Nº40. O óleo é homogeneizado, sendo retirado do tanque a uma vazão de 380kg/min. Admita que o tanque 
não contenha óleo no início de processo de mistura. Quanto óleo permanece no tanque ao final de uma hora de 
operação? Analise o sistema. 
3ª Questão: 
 
A vazão volumétrica de querosene escoando por uma tubulação de diâmetro nominal de 80mm, é de 75 galões por 
minuto. A densidade da querosene é 0,8kg/dm3. Assim, verifique qual a vazão mássica desse sistema em kg/s e a 
velocidade de escoamento em m/s. 
 
Obs: a unidade de galão se refere ao galão imperial. 
 
4ª Questão: 
 
Um catalisador ácido tem fórmula CH0,35º0,35 S0,14. Calcule o % mássico (fração mássica) da composição por elemento 
e a massa molar do catalisador. 
5ª Questão: 
 
Enxofre puro queima em um forno. Ar seco é inserido no sistema a 30ºC e 100kPa e volume específico de 
24,55 m3/kmol. Os gases provenientes da queima contêm duas correntes sendo a primeira contendo 100kmol/s 
com 16,5% SO2, 3% O2 e o restante e N2 (% molar) e a segunda com SO3. Calcule a) volume de ar (em m3/s) e a vazão 
 
 
 
mássica (em kg/s) que entra no forno; b) quantidade de SO3 produzido e c) o percentual de excesso de Ar requerido 
para oxidar enxofre em SO2. 
S + O2 → SO2 (reação principal) 
S + O2 → SO3 (reação secundária) 
 
6ª Questão: 
 
Formaldeído (CH2O) é produzido industrialmente por oxidação catalítica do metanol (CH3OH) de acordo com a 
seguinte reação. 
CH3OH+ ½O2 → CH2O + H2O (1) 
 
Entretanto em determinadas condições de reação, uma parte do produto desejado 
reage com oxigênio gerando CO e H2O. 
 
CH2O+ ½O2 → CO + H2O (2) 
 
Considere que são alimentados no reator o metanol e oxigênio em excesso, sendo 
o tripo da quantidade de ar requerida para a primeira reação (base molar). Foram 
obtidos 95% de conversão do metanol com 75% de rendimento final de formaldeído 
com base na conversão do metanol. Determine a composição molar na saída do 
reator sabendo que a quantidade de inerte são 20mol. 
 
7ª Questão: 
 
Um método comum utilizado para produção do alvejante hipoclorito de sódio (NaOCl ) baseia-se na reação: 
 
Cl2+ NaOH → NaCl + NaOCl + H2O 
Gás cloro é borbulhado em uma solução aquosa de hidróxido de sódio, sendo o 
produto desejado posteriormente separado do cloreto de sódio (NaCl - 
subproduto da reação) (MM=58,5). No processo industrial, uma solução aquosa 
de NaOH (MM=40,01) contendo 1145 lb de NaOH, reage com 851lb de cloro 
gasoso (MM=71,0). O NaOCL (MM=74,5) formado foi 618 lb. Assim, verifique: 
 
a) Qual o reagente limitante? 
b) Qual o percentual do reagente em excesso? 
c) Qual o grau de complementação da reação expresso em quantidade de matéria gerada de NaOCl por 
quantidade de matéria de NaOCl teórico? 
d) Qual o rendimento de NaOCl por quantidade de Cl2 utilizado (base mássica)? 
e) Qual a extensão da reação? 
f) Qual a seletividade para formação de NaOCl em relação ao limitante 
PS. Indique todas as contas. 
 
 
 
 
 
8ª Questão: 
 
Farinha de peixe é utilizada na fabricação de ração animal. O produto proteico é obtido do processamento industrial 
de subprodutos da pesca (peixes sem interesse comercial, vísceras, cabeças, espinha e restos do processamento do 
peixe). Durante o processo ocorre a cozedura, trituração, secagem (redução do teor de água) e extração de óleos. 
O produto é em média, constituído de 70 a 80% por proteínas e gorduras digeríveis, com o conteúdo energético 
superior a outros alimentos proteicos de origem animal ou vegetal, proporcionando uma fonte concentrada de 
proteína de alta qualidade de gorduras ricas em ácidos como ômega 3, DHA e EPA, compostos indispensáveis para 
o rápido crescimento e desenvolvimento dos animais. Uma empresa brasileira, fabricante da farinha de peixe, tem 
o processo de desidratação da farinha acontecendo em um secador industrial. O produto tem 60% de proteína de 
peixe e o resto de água. Na secagem, água é perdida no processo. A torta úmida inicial contém 80% de água. Calcule 
a massa da ração de peixe alimentada no equipamento e a relação entre a quantidade de água verificada na carga 
e na saída do produto. Utilize como base de cálculo percentagem mássicas e 100kg de produto. 
 
9ª Questão: 
 
Bastões de Silício são utilizados na fabricação de chips, no qual uma placa circular de silício 
é lentamente extraída de um banho de material fundido. Se o banho contém 62kg de 
silício líquido, e se a lâmina circular apresentar 17,5 cm de diâmetro e sendo removida 
lentamente do material fundido com uma taxa de 3mm/min, qual a taxa de acúmulo em 
g/min e quanto tempo levara para que metade do silício do banho seja removido? 
Densidade da placa 2,4g/cm3. 
 
10ª Questão: 
 
A seguinte expressão empírica relaciona os valores das variáveis em um sistema no qual partículas solidas estão 
suspensas em uma corrente de gás. Calcule o valor de Kg em m/s. 
 
Kgdpy/D = 2,0 + 0,6 (µ/ρD)1/3(dpvρ/µ)1/2 
 
Sendo: 
dp = 5,0 mm 
y = 0,1 adimensional 
µ = 1,0 x 10-5 N.s/m2 
ρ = 1,0 x 10-3 g/cm3 
D = 0,1 cm2/s 
v = 10,0 m/s

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