Transformação de Massa

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FUNDAMENTOS 
 
 
LEI DA CONSERVAÇÃO DA MASSA 
 
Os processos químicos envolvem transformações químicas de matérias-primas 
em bens de consumo ou em produtos intermediários destinados à indústria. Tais 
processos podem ser acompanhados ou não por reações químicas. 
A base para calcular a quantidade de materiais em tais processos é a Lei da 
Conservação da Massa, segundo a qual a massa em um processo químico não 
pode ser criada ou destruída, apenas transformada. 
 
Essa lei pode ser expressa da seguinte forma: Material que entra = Material 
que sai 
 
Ou, simplesmente: Entrada = Saída 
 
Todo processo químico industrial, seja em fase de projeto ou operação, deve 
necessariamente satisfazer às equações de balanço em relação às entradas e 
saídas das correntes de processo e de seus constituintes individuais. 
 
 
CLASSIFICAÇÃO DE PROCESSOS 
 
Processos em batelada: a alimentação é carregada no sistema no início do 
processo e, depois de certo tempo, produtos são retirados. Exemplo: duas 
soluções aquosas de ácido sulfúrico de concentrações diferentes são colocadas 
em um tanque e misturadas. Após o tempo de mistura, uma solução de 
concentração intermediária é retirada do tanque como produto final do processo 
de mistura. 
 
Processos contínuos: as entradas e saídas fluem continuamente ao longo do 
tempo total de duração do processo. Exemplo: bombear continuamente uma 
mistura álcool-água a uma coluna de destilação e retirar, também de forma 
contínua, álcool como componente mais volátil no topo da coluna e água como 
componente menos volátil no fundo da coluna de destilação. 
 
Processos semicontínuos ou em semibatelada: qualquer processo que não 
pode ser classificado como contínuo ou batelada. Pode-se ter entrada contínua 
de matéria-prima e retirada de produtos em batelada ou entrada de matéria-
prima em batelada e retirada contínua de produtos. 
 
Processos estacionários: os valores de todas as variáveis de processo, como 
pressão, temperatura, volume, vazão, permanecem constantes com o tempo. 
 
Processos transientes ou não estacionários: os valores de qualquer variável 
de processo variam com o tempo. 
 
 
 
 
 
A EQUAÇÃO GERAL DE BALANÇO 
 
Mensalmente, todo indivíduo adulto faz uma contabilidade de fluxos na sua conta 
bancária. Se ele recebe o salário todo mês, a diferença entre o que recebe 
(crédito) e os gastos efetuados ao longo do mês (débitos) resulta em um saldo 
positivo ou negativo na sua conta corrente ao final de cada mês. Analogamente, 
o balanço de massa é uma contabilidade de fluxos entrando e saindo de uma 
unidade de processamento industrial. Nesse caso, o saldo em conta corrente 
chama-se acúmulo, e as entradas e saídas são medidas em massa ou vazão 
mássica. A unidade de processamento industrial, daqui em diante denominada 
sistema, refere-se a um ou mais equipamentos ligados entre si ou a um processo 
industrial completo. 
 
A equação geral de balanço de uma quantidade conservada, em termos de 
massa total, massa de uma dada espécie, energia ou quantidade de movimento, 
pode ser escrita da seguinte forma: 
 
Entrada - saída + geração - consumo = acúmulo 
(entra (sai (produzido (consumido (acumula-se 
pelas pelas dentro do dentro do dentro do 
fronteiras do fronteiras do sistema) sistema) sistema) 
sistema) sistema) 
 
É implícito que, nas relações acima, os materiais envolvidos se referem ao 
mesmo intervalo de tempo. Em processos contínuos, por definição, não existe 
acúmulo e o material que entra é igual ao que sai. Os processos contínuos são 
usualmente desejados em operações de grande escala devido às simplificações 
resultantes no controle das variáveis de processo, qualidade do produto e 
rendimento da produção. Em processos de pequena escala, pode ser 
conveniente a introdução de ingredientes em batelada e a retirada da quantidade 
total após o término do processo. Nesse caso, em um determinado intervalo de 
tempo, o balanço apresenta um termo de acúmulo. Os termos geração e 
consumo referem-se a processos em que ocorrem reações químicas. Nessas 
reações, os reagentes são parcial ou totalmente consumidos para gerar produtos 
de reação. 
 
As simplificações possíveis para a equação geral de balanço são: 
 
 Processos sem reação química não apresentam os termos geração e 
consumo. Nesse caso, tem-se: 
 
Entrada - saída = acúmulo 
 
 Processos em regime estacionário ou permanente não apresentam o 
termo acúmulo. Nesse caso, tem-se o balanço mais simples, quando toda 
massa que entra deve sair. 
 
Entrada = saída