Aula_02_Balanço de Massa

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Introdução a Processos Industriais
Balanço de Massa em Regime Permanente
Professora: Flávia Daylane
Novembro de 2020
MOODLE CBT
Material de Aula
Roteiro de Experimentos
Atividades
Fórum Dúvidas
Atividades Síncronas RNP
Sala: https://conferenciaweb.rnp.br/webconf/flavia-daylane-tavares-de-luna
Horário de Atendimento
Docente- Flávia Daylane
https://conferenciaweb.rnp.br/webconf/flavia-daylane-tavares-de-luna
SEXTA – 14h às 16h
SEXTA - 18h às 19h
Critérios de avaliação
Atividades semanais – Presença;
Atividades registro de nota.
P1 
Balanço de Massa e Energia
P2
Indústria Química e Petroquímica - Destilação.
Indústrias de cimento e Indústrias cerâmicas - Evaporação e secagem.
Indústria de extração
Tópicos Abordados
Definição de Sistema;
Balanço de Massa.
Sistema
Sistema Aberto
Há fluxos de massa através da fronteira.
É uma região do espaço ou quantidade de matéria a ser estudada.
Sistema Fechado
É formado de uma quantidade fixa de matéria e não permite transferência de massa pelas fronteiras
Sistema Isolado
Não há fluxos de massa, calor ou trabalho através da fronteira.
Regime
Regime Permanente
Não há alteração com o tempo.
Tipo de operação do sistema.
Sistema Transiente
Ocorre quando condições do sistema em alguns pontos ou regiões são variáveis com o tempo.
(a) Reservatório de grandes dimensões que apesar da descarga o nível não varia sensivelmente com o tempo e o regime pode ser assumido permanente; (b) reservatório de pequena seção transversal sendo que o nível varia com o tempo e, portanto, o regime é transiente. Fonte: Brunetti (2008).
Equação Balanço de Massa: Regime Permanente
Balanço de Massa
Acúmulo = Entrada – Saída +/- Reação Química
Sistema Aberto
Volume de Controle
Fluxo de Entrada
mE
Fluxo de Saída
mS
mE – mS = 0
 
Regime Permanente  Acúmulo = 0
Não há Reação Química
 
Equação Balanço de Massa: Regime Permanente
Balanço de Massa
Sistema Aberto
Volume de Controle
Fluxo de Entrada
mE
Fluxo de Saída
mS
Igualdade válida para o balanço global do sistema;
Igualdade válida para cada componente do sistema;
 
mE – mS = 0
 
Considerações
 Para um sistema com A, B e C
Fração de “A” 
XA = Quantidade de A/ Quantidade Total
 Para um sistema com A, B e C
XA + XB +XC = 1
XA + XB +XC = 100%
Exemplo 01
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. Assuma que a evaporação se processa sem arraste de sólidos. Pergunta-se: 
Qual a massa de suco concentrado produzido neste processo? 
Evaporador
mE = 1000 kg/h
Xs = 12%
XA= 88% 
mS = ?
Xs = 40%
XA= 60% 
mA = ?
XA= 100% 
Balanço de “S”
0,12. 1000 = 0,4 ms
ms= 300 kg/h 
Xs . mE= Xs. ms
Exemplo 01
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: 
b) Qual a massa de água evaporada? 
Evaporador
mE = 1000 kg/h
Xs = 12%
XA= 88% 
mS = 300 kg/h
Xs = 40%
XA= 60% 
mA = ?
XA= 100% 
Balanço Global
1000 = 300 + mA
mA= 700 kg/h 
mE = ms + mA
Exemplo 02
No processo de concentração de suco de laranja, o suco original (corrente A) contém 12,0% de sólidos e 88,0 % de H2O, enquanto o suco concentrado produzido deverá conter 42,0% de sólidos (corrente B). O presente processo apresenta uma corrente de desvio da alimentação A (by-pass), que é misturada à corrente de saída do evaporador (figura abaixo). Sabe-se que a corrente de saída do evaporador é constituída por 58,0% de sólidos em massa. Calcule, para uma alimentação de 100Kg/h de suco original: 
Exemplo 02
a) A quantidade de suco concentrado produzido (corrente B);
b) A quantidade de água evaporada no sistema;
c) A vazão da alimentação que desvia do evaporador (corrente D);
d) A vazão de entrada no evaporador (corrente C).
Exemplo 03
Um fluxograma simplificado para a fabricação de açúcar é apresentado na figura abaixo. A cana de açúcar (D) é espremida em um moinho. O bagaço (F) resultante contém 80% em massa de polpa, água e açúcar. O xarope (E) é alimentado em uma peneira. Da peneira, resulta uma corrente de rejeito (G), contendo 95% de polpa. O evaporador prepara um xarope “pesado” (K) e o cristalizador produz 1000lb/h de cristais de açúcar 100% puro (M).
Calcule a água removida no evaporador (corrente J), em libras/hora;
Calcule a água removida no cristalizador (corrente L), em libras/hora;
Calcule a vazão total da corrente G;
Calcule as frações mássicas dos componentes na corrente de rejeito G; 
Calcule taxa de alimentação da cana, em libras/hora.
Exemplo 03
ATIVIDADE INDIVIDUAL.
Exemplos 02 e 03
Entregar até dia 13/ novembro – Atividades
Dúvidas - Fórum Balanço de Material
Atividade 
15