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BME - Balanços de Massa – Lista Suplementar 
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
10.511-2 – BALANÇOS DE MASSA E ENERGIA 
 
Balanços de Massa – Exercícios Suplementares 
 
1. Trinta m3 de álcool etílico (etanol), 50 m3 de álcool metílico (metanol) 
e 20 m3 de álcool isopropílico são misturados a 20ºC. Considerando 
que a densidade média da mistura (ρ ) pode ser calculada pela 
equação: 
∑
=
ρ⋅=ρ
n
1i
iiy 
a) classifique o processo. 
b) obtenha a massa da mistura. 
c) obtenha a composição mássica da mistura. 
d) Calcule o volume da mistura. 
 
2. Grãos de soja contendo 20% de umidade (20 kgágua/100 kgsólido seco) 
são secados num secador rotativo contínuo até que sua umidade 
alcance 12% para posterior armazenamento sem riscos de 
degradação. O ar fresco é alimentado ao processo com 2% de 
umidade (2 kgágua/100 kgar seco). Parte do ar de saída que apresenta 
10% de umidade é reciclado e misturado com o ar fresco de modo 
que a umidade na entrada do secador seja de 6%. 
a) desenhe um fluxograma e classifique o processso. 
b) obtenha a taxa de reciclo para o ar (relação entre vazão de 
reciclo e vazão de saída de ar). 
 
3. Sessenta m3/h de ar a 20ºC e 1140 mmHg e 250 L/min de metano 
(CH4) a 30ºC e 2,5 atm são alimentados num aquecedor. A mistura 
que deixa o secador a 250ºC e 1 bar alimenta uma câmara de 
combustão. Obtenha: 
a) a vazão volumétrica da mistura. 
b) a fração mássica de CH4 na mistura. 
 
4. Na fermentação alcoólica, a levedura Saccharomyces cerevisiae 
transforma a glicose (C6H12O6) em etanol (C2H5OH) de acordo com 
a reação 1. 
Reação 1: C6H12O6 � 2 C2H5OH + 2 CO2 
Durante o processo fermentativo, bactérias acetogênicas que 
contaminam o meio, convertem parte do etanol (C2H5OH) em ácido 
acético (CH3COOH) na presença de oxigênio, de acordo com a 
reação 2. 
Reação 2: C2H5OH + O2 � CH3COOH + H2O 
Num processo em batelada, a dorna de fermentação é carregada 
com 400.000 kg de uma solução de 25% em glicose (base 
mássica). Sabendo-se que o processo produz 31.680 kg de dióxido 
de carbono e que 12% do etanol produzido são convertidos em 
ácido acético, obtenha: 
a) a conversão da glicose. 
b) o rendimento em etanol considerando a reação 1. 
c) a seletividade do etanol em relação ao ácido acético. 
d) a composição mássica do caldo fermentado, considerando 
desprezíveis as solubilidades de CO2 e O2 em meio aquoso. 
 
5. A hidrogenação de óleos (ésteres de ácidos graxos) é muito 
utilizada na indústria porque permite a conversão de óleo líquido 
em gorduras para a produção de margarinas. Ácido esteárico 
(C18H36O2), um ácido graxo saturado, é obtido por adição direta de 
H2 a ácido linolênico (C18H30O2) na presença de um metal como 
catalisador. A planta produz 150 lbmols/h de ácido esteárico (AE), 
sendo que 95% do ácido linoleico (AL) alimentado ao processo 
reage para formar AE. A corrente de entrada do reator apresenta 
85% em H2 e 15% em AL e a de produto 2% em H2 em mols. 
Calcule: 
a) a composição molar da corrente de produto. 
b) as vazões de alimentação de ácido linolênico (C18H30O2) e de 
H2. 
c) a vazão de H2 reciclado. 
d) a conversão global de H2. 
e) a conversão de H2 no reator. 
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6. Carbonato de cálcio (CaCO3) precipitado é obtido pela 
carbonatação de cal hidratada (Ca(OH)2) com dióxido de carbono 
(CO2). O reator é alimentado com 600 kg/h de uma suspensão 
aquosa de Ca(OH)2 contendo 20% de cal em massa e CO2 puro. A 
corrente gasosa úmida que deixa o reator, contendo 94% de CO2 
em mols, passa por um condensador onde 90 kg/h de água são 
condensados e parte da corrente gasosa é reciclada para o reator. 
Sabendo-se que a conversão global da cal hidratada é igual a 99% 
e que 2500 L/min de CO2 são alimentados a 1200 mmHg e 85ºC, 
obtenha: 
a) a produção mensal de CaCO3. 
b) a composição mássica da corrente de produto. 
c) a conversão global de CO2. 
d) a conversão de CO2 no reator. 
 
 
7. Uma mistura composta por 50% de metano (CH4), 30% de etano 
(C2H6) e o restante de N2 em massa é queimada com 200% de 
excesso de ar. Obtenha a fração molar de N2 nos fumos. 
8. Bagaço de cana apresenta a seguinte composição “mássica típica”: 
24% de C, 22% de O, 4% de H e 50% de H2O. Considerando 100% 
de conversão e supondo que na queima do bagaço, 3% do carbono 
presente gere CO e o restante CO2, obtenha a composição dos 
fumos em base úmida.