AULA 4 - BALANÇO DE MASSAS E MATERIAS

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Introdução a Engenharia Química 
Profª Drª Silvia Vaz Guerra Nista 
Aula 4 
 Introdução a Balanços de Materiais 
 Balanço de massa sem reação quimica 
Introdução a Balanço de Materiais 
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Balanço de Materiais 
• Complicados problemas industriais são resolvidos pela aplicação 
dos princípios da química, da física e da físico-química, e de sua 
aplicação depende o SUCESSO da solução obtida. 
• As técnicas de aplicação dos princípios básicos para resolver 
problemas de processo, e de operações unitárias, constituem, em 
seu conjunto, a ESTEQUIOMETRIA INDUSTRIAL. 
• A variedade de princípios colocados à disposição para resolução 
dos problemas de estequiometria industrial é muito grande, eles 
se dividem em: 
– balanços materiais; 
– balanços de energia; 
– reações de equilíbrio; 
– equações de velocidade de equilíbrio. 
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Balanços Materiais 
• Lei da conservação da massa: 
“A massa de um sistema fechado permanece constante 
durante os processos que nele ocorrem.” 
• Torna-se possível calcular a quantidade dos produtos 
obtidos, a partir das quantidades dos reagentes 
inicialmente adicionados ao sistema, desde que suas 
fórmulas químicas sejam conhecidas e bem como as 
reações que ocorrem durante o processo. 
Sistema 
MASSA 
QUE 
ENTRA 
MASSA 
QUE 
SAI 
ACÚMULO 
Processo 
químico 
MATÉRIAS-
PRIMAS 
MÃO-DE-
OBRA 
RECURSOS 
PRODUTO 
RESÍDUOS 
Conceitos de Processos Químicos Industriais 
9 
Sugestões para realizar Balanços 
Materiais 
• Imaginar o que está ocorrendo no sistema, CONHECER O 
PROCESSO, é o primeiro passo para a resolução de um problema. 
• Esquematizar o processos num FLUXOGRAMA simplificado, onde 
ilustre apenas as correntes que intervém no casos específico. 
Todos os os dados importantes disponíveis deverão ser colocados 
diretamente no fluxograma, dentre eles:vazões, composições, 
pressão, temperatura. 
• ESTUDAR O FLUXOGRAMA E OS DADOS de modo a relacionar 
mentalmente as diversas correntes do processo e as quantidades 
das diversas substâncias que compõe estas correntes. 
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Fluxograma 
C
o
lu
n
a 
d
e
 D
es
ti
la
çã
o
 
Água de 
Refrigeração 
Condensador 
Refervedor 
Vapor de 
Aquecimento 
Resíduo (W) 
Destilado (D) 
Alimentação(F) 
Sistema I 
Sistema II 
Sistema III 














h
kmol
V
X
X
X
F
F
F
F
C
B
A
100
%23
%45
%22 











h
kmol
V
X
X
D
D
D
B
A
70
%5
%95












h
kmol
V
X
X
D
W
W
B
C
30
%40
%60
Balanço de Massa 
sem reação química 
M1 M2 
 Sistema contínuo, em estado estacionário, sem Reação Química 
 
ENTRA = SAI 
 
M1 = M2 
 
Assim se M1 = 100 Kg 
 
temos M2 = 100 Kg 
Balanço de Massa 
M1 M3 
M2 
Balanço de massa global: M1 = M2 + M3 
 Sistema contínuo, em estado estacionário, sem Reação Química 
 
ENTRA = SAI 
 
M1 = M2 + M3 
 
Assim se M1 = 100 Kg e M2 = 30 Kg 
 
temos M3 = 70 Kg 
Balanço de Massa 
M1 M2 
XA1 
XB1 
XA2 
XB2 
Balanço de massa global: M1 = M2 
 Sistema contínuo, em estado estacionário, sem R.Q. 
ENTRA = SAI 
Balanço de massa do componente A: QA1 = QA2 
 XA1  M1 = XA2  M2 
Balanço de massa do componente B:QB1 = QB2 
 XB1  M1 = XB2  M2 
 Sabemos também que : XA1 + XB1 = 100% = 1 
Balanço de Massa 
com mistura de substancias 
Fração de cada componente na mistura 
M1=1000Kg 
M3= ? 
M2=430 Kg 
XA1= 0,4 
XB1=0,6 
XA2=0,8 
XB2=0,2 
XA3=? 
XB3=? 
Balanço de massa global: M1 = M2 + M3 
 Sistema contínuo, em estado estacionário, sem R.Q. ENTRA = SAI 
Balanço de massa do componente A: QA1 = QA2 + QA3 
 XA1  M1 = XA2  M2 + XA3  M3 
 
Balanço de massa do componente B: QB1 = QB2 + QB3 
 XB1  M1 = XB2  M2 + XB3  M3 
Balanço de Massa – Exemplo 1 
Sabemos também que : XA1 + XB1 = 100% = 1 
1 
Até a próxima aula ..... 
Exercícios de Fixação 
Obs: Estes exercícios devem compor a Lista de Exercícios a ser entregue. 
Duas misturas metanol-água de composições diferentes estão 
contidas em recipientes separados. A primeira mistura contém 
40% de metanol e a segunda 70% metanol em massa. Se 200g 
da primeira mistura são combinados com 150g da segunda 
mistura, qual a massa e a composição do produto. Considerar 
que não há interação entre o metanol e a água. 
Exercício 4.1 
Uma unidade industrial de verniz tem que entregar 1000 lbm de 
uma solução de nitrocelulose a 8%. Eles têm em estoque a 
solução a 5,5%. Quanto de nitrocelulose seca 
deve ser dissolvida na solução para atender ao pedido? 
Exercício 4.2 
Exercício 4.3 
Exercício 4.4 
Exercício 4.5