AULA 07 - PROCESSOS QUÍMICOS

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INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS QUÍMICOS
AULA 7 – Introdução a balanço de massa
Professor – Felipe Ketzer
Balanço de massa (material) tem como objetivo determinar vazões de 
alimentação e saída, correntes internas do sistema, consumo de insumos 
e matérias primas, perdas, taxas de reação e acúmulo de materiais em 
operações e processos unitários. 
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A maneira mais comum de se determinar o fluxo de quantidade de 
matéria em um equipamento ou processo é utilizar o próprio fluxograma 
para identificar o volume de controle: 
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Balanço de massa:
❑ Identificação da operação
❑ Identificação das correntes
❑ Conhecimento da operação e das
correntes
❑ Houve acúmulo de matéria?
❑ Houve reação química?
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PROCESSO
Para que serve o balanço material?
❑Objetivo geral: aquisição de uma metodologia geral para a resolução
de problemas;
❑Objetivos específicos:
❑Checar os dados do processo, aferir rendimentos, taxas de conversão;
❑Verificar vazamentos e perdas de materiais;
❑Projetar equipamentos (capacidade de equipamentos);
❑Especificar uma ou mais correntes do processo;
❑Projetar ou especificar uma unidade de processamento;
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Exercício 1. Um tanque de mistura sem reação química e sem acúmulo
faz a mistura de 280 kg de etanol e 720 kg de isooctano (gasolina) vindos
de dois tanques de armazenamento. Após a operação unitária, a mistura é
armazenada em um tanque. Qual é a massa obtida ao final da mistura?
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Exercício 2. Um evaporador numa unidade de tratamento de efluentes 
remove água proveniente do lodo ativado de efluentes domésticos. Qual 
a vazão de água que sairá do evaporador para uma alimentação de lodo 
úmido de 100 kg/h com produção de 70 kg/h de lodo desidratado?
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Balanços de massa parciais
O balanço de massa visto até o momento é o chamado balanço de massa 
global. No entanto, sempre que envolver mistura, haverá necessidade 
avaliar as quantidades de cada um dos componentes ao longo dos 
processos. 
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Exercício 3. Um tanque de mistura sem reação química e sem acúmulo
faz a mistura de duas soluções A e B vindas de dois tanques de
armazenamento. A solução A contém 280 kg (80% de etanol e 20% de
isooctano) e a solução B contém 720 kg (90% de isooctano e 10% de
etanol). Após a operação unitária, a mistura é armazenada em um tanque.
Qual é a massa e quais as composições obtidas ao final da mistura?
OBS: Essa mistura final poderia ser utilizada como combustível (que
pode ter no máximo 27,5% de etanol)?
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Exercício 4. Em uma coluna destilam-se 1000 kg/h de uma mistura M 
composta por 50% em peso de benzeno e tolueno. O destilado que sai da 
coluna é composto por 90 % em peso de benzeno, e o resíduo que sai da 
coluna é composto por 8 % em peso de benzeno. Determine a massa do 
destilado (D) e do resíduo (R)
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Exercício 5. Duas misturas metanol-água de composições diferentes
estão contidas em tanques de armazenamento 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 em um misturador, qual a massa e a composição do produto?
Desconsiderar as interações entre o metanol e a água.
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Exercício 6. Uma solução aquosa e celulose contém 5,2% de celulose. 
Qual a massa de água necessária, em kg, para que sejam preparados 
100,0 kg de solução aquosa de celulose a 4,2% em massa em um 
misturador?
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Exercício 7. Um evaporador é alimentado com 1000 kg/h de um suco
de frutas contendo 12,0% de sólidos solúveis e 88,0% de água. Este
evaporador produz suco concentrado, contendo 40,0% de sólidos
solúveis e 60,0% de água. Pergunta-se:
a) Qual a massa de suco concentrado produzido neste processo?
b) Qual a massa de água evaporada?
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Exercício 8. 15 kg de uma solução de cloreto de sódio a 20% devem ser
diluídos a 10%. Quantos kg de água serão necessários para obter esta
diluição em um misturador?
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Exercício 9. Para preparar uma solução aquosa (C) em um misturador
com 50% de ácido sulfúrico, um rejeito ácido diluído (solução A) 
contendo 28% de H2SO4 e 72% de água é reforçado com uma solução 
aquosa (solução B) de ácido sulfúrico comercial contendo 96% de 
H2SO4. Quantos quilogramas de ácido a 96% (solução B) devem ser 
utilizados para reforçar 100 kg de ácido diluído (solução A)? Qual é a 
massa da solução final?
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Exercício 10. Uma lama determinado processo industrial contém 75,0%
em massa de água (e o restante de sólidos). 80,0% da água é removida
por filtração em uma unidade de processo, o que faz a massa de lama
reduzir a 72,0 kg. Calcule:
a) a massa original da lama;
b) a % de água presente na lama após a filtração.
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Exercício 11. Uma solução aquosa de NaOH a 10,0% deve ser
concentrada em um evaporador onde 500,0 kg/h de água são evaporados.
Se a solução final conter 28,2% de NaOH, calcule a vazão da solução
concentrada final.
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Exercício 12. Uma solução ácida D, constituída por 60% de H2SO4, 20%
de HNO3 e 20% de H2O deve ser preparada em um misturador a partir
das seguintes soluções:
A = 10% de HNO3, 60% de H2SO4 e 30% de H2O;
B = 90% de HNO3 e 10% de H2O;
C = 95% de H2SO4 e 5% de H2O.
Calcule a massa de cada solução a ser misturada para que sejam obtidos
1000 kg da solução ácida D.
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