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Lista de exercícios: 1 Balanço de massa. 
 
1. Uma mistura contendo 45,0% de benzeno (B) e 55,0% de tolueno (T) em 
massa é alimentada em uma coluna de destilação. A corrente de saída do topo 
contém 95,0% de B em massa. A corrente de fundo contém 8,0% de benzeno 
alimentado. A taxa de alimentação é de 2000,0 kg/h. Determine a vazão da 
corrente de topo e fundo, além da composição mássica da corrente de fundo. 
 
2. Tendo-se uma alimentação de um evaporador de 1000,0 kg/h de suco 
integral de fruta com 12,0% de sólidos solúveis, quanto se produz de suco 
concentrado com 40,0% de sólidos solúveis? Quanto de água será evaporada? 
 
3. Deseja-se produzir H2SO4 a 18,63% a partir de 200,0 kg de H2SO4 a 77,7% 
e uma solução de ácido a 12,43%. Qual a quantidade de solução a 18,63% 
obtida? Desenhe o fluxograma do processo. 
 
4. Uma solução de celulose contém 5,2% em peso de celulose em água. 
Quantos kg de solução 1,2% são necessários para diluir 100,0 kg de solução 
5,2% para 4,2%? 
 
5. Alimenta-se uma coluna de destilação com 1000,0 kg/h de uma solução 
contendo 10,0% em massa de álcool, obtendo-se 100,0kg/h de destilado com 
80,0% em massa de álcool. Desenhe o fluxograma, determinando a vazão de 
vinhaça (produto de fundo), sua composição, e a quantidade percentual de 
álcool perdido no processo de recuperação do álcool. 
 
6. Para produzir leite condensado açucarado (composição a seguir) faz-se a 
concentração do leite (composição a seguir) em um evaporador, 
adicionando-se em seguida um xarope com 65,0% de sacarose em um 
misturador. Para a produção de 10,00 kg/h de leite condensado. 
 
a) Desenhe o fluxograma do processo, com todas correntes e composições e 
volumes 
de controle; 
b) Classifique o processo, em relação às variáveis de entrada e em relação ao 
tempo; 
c) Calcule a quantidade de leite utilizado; 
d) Calcule a quantidade de xarope; 
e) Calcule a quantidade de água evaporada; 
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7. Calcule as frações mássicas de ar sabendo a fração molar de ar (y​N2​=0,79 e 
y​o2​=0,21). 
 
8. Suponha um recipiente com 25 lb​m de um gás a 5 atm e 150​o​C com a 
seguinte composição molar: 
CO​2​: 50% e O​2​: 30% e N​2​: 20% 
Obtenha: 
a) A massa molar média da mistura 
b) A composição mássica da mistura 
c) O volume do recipiente (em m​3​) 
d) A densidade relativa (DR) da mistura: 
OBS: a densidade relativa é relacionada a densidade da água a 4​o​C. 
 
9. Em um biorreator de 5 m​3​, há a alimentação de 2,4 kg/min de ar para o 
processo de produção de enzimas utilizando fungo filamentoso. Calcule a 
vazão molar de ar na entrada do reator. (Considere o ar uma mistura de 79% 
de Nitrogênio e 21% de oxigênio). 
 
10. Uma vazão 3500,0 kg/h de uma solução com 30,0% de K2CrO4 em massa 
alimenta um evaporador. A corrente concentrada que deixa o evaporador 
contém 47,0% de K2CrO4 em massa. Esta corrente é alimentada ao 
cristalizador, na qual é resfriada, formando cristais de K2CrO4. A torta de filtro 
contém cristais de K2CrO4 e uma solução (que umedece a torta) que contém 
36,36% de K2CrO4 em massa; os cristais são responsáveis por 95% da massa 
total da torta. A solução que passa através do filtro também tem 36,36% 
K2CrO4 em massa alimenta um tanque de armazenamento desta solução. 
a) Desenhar o fluxograma do processo com todas as informações disponíveis; 
b) Calcular todas as vazões e composições com que o evaporador e o 
cristalizador devem ser projetados. 
 
 
 
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11) Considere uma mistura de 50% e água (H​2​O) e 50% de etanol (C​2​H​5​OH) 
em massa cuja a densidade relativa (DR​20​4​) é igual a 0,9138. 
a) A composição molar da mistura 
b) a massa de etanol (em kg) contida em 100m​3​ de mistura 
c) Vazão molar (em kmol/h) de água em 250 m​3​/h de mistura 
12) Suponha que um recipiente com 25 lb​m de um gás a 5 atm e 150​o​C com a 
seguinte composição molar: 
CO​2​:50%; O​2​=30% e N​2​=20: 
Obtenha: 
a) massa molar média da mistura 
b) a composição mássica da mistura 
c) o volume do recipiente 
d) a densidade da mistura 
13) Suponha uma mistura de 3 correntes de gases, uma corrente de ar (21% 
em oxigênio e 79% em nitrogênio em base molar) à vazão de 100 mols/h, uma 
corrente a dióxido de carbono 30​o​C e 1 atm à vazão de 60 L/min e uma 
corrente de gás nitrogênio a vazão de 1,4 kg/h. Obtenha a composição molar 
da corrente resultante. 
14) No processo de fabricação de etanol, o mosto de fermentação é preparado 
a partir da diluição de melaço com água ou com caldo de cana. As massas 
específicas e as concentrações estão m grau Brix (​o​Brix, que representa a 
porcentagem em massa de sólidos solúveis em soluções aquosa) 
Supondo que a vazão de mosto que alimenta a dorna é de 80m​3​/h e que o 
mesmo deva ter uma concentração de 20​o​Brix, calcule as vazões de água: 
a) Vazão de água mais melaço para que seja produzido o mosto. 
b) vazão de caldo de cana mais melaço para que seja produzido o mosto. 
 
 
 
 
 
Composto ρ (kg/m​3​) o​Brix 
Melaço 1.400 58 
Água 1.000 0 
Caldo de cana 1080 14 
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15) O fluxograma de um produto farmacêutico é apresentado a seguir: 
 
Sendo considerando dois compostos (A, água e MM=18 lb-mol; e F, produto 
farmacêutico MM 60) Calcule as variáveis indicadas na tabela abaixo: 
 
16) Supondo um tanque de 20m​3 de capacidade total que contenha 
inicialmente 8m​3 de solução composta dos solutos A e B com concentrações 
iguais a 90 g/L de A e 60 g/L de B. Num instante t=0, inicia-se a alimentação de 
uma solução de A com concentração de 40 g/L a vazão igual a 1,5 m​3​/h. 
Considerando mistura perfeita e massas específicas constantes e iguais em 
todas as corrente, obtenha as concentrações de A e B no tanque após 6 horas 
de alimentação. (A=63,5 e B=28,24) 
17) Em um tanque perfeitamente agitado, ocorre a mistura de duas corrente de 
salmoura com vazões de 10 e 17 ft​3​/min e concentração de sal de 12 e 21 
lb​m​/ft​3​, respectivamente. Considerando que o processo ocorre em estado 
estacionário, calcule a concentração de sal na corrente de saída, admitindo-se 
densidades constantes e iguais em todas as correntes. 
18) 60m​3​/h de ar a 20​o​C e 1.140 mmHg e 250 L/min de metano (CH​4​) a 30​o​C e 
2,5 atm são alimentados num aquecedor. A mistura que deixa o aquecedor a 
250​o​C e 1 bar alimenta uma câmara de combustão. Obtenha: 
a) A vazão volumétrica da mistura (L/h) 
b) a fração mássica de metano na mistura. 
19) Deseja-se reduzir a concentração de uma substância tóxica em um taque 
de 200 ft​3 de 30% até 2% m/m para descarte. Para tanto, uma corrente de 
7m​3​/h de água de lavagem contendo 0,1% m/m da substância começa a ser 
alimentado ao tanque, sendo que outra corrente com a mesma vazão é retirada 
pelo seu fundo. Supondo mistura perfeita e densidades constantes e iguais em 
Corrente F Corrente C Corrente P Corrente R Corrente W 
F=120 lb​m​/h C? P? R? W? 
Composição 
mássica 
Composição 
mássica 
Composição 
molar 
Relação 
mássica 
100% de A 
25% em F 70% em F 70% em F lb Am
0,4 lb Fm 
75% em A 30% em A 30% em A 
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todas as correntes de fluidos, determine quanto tempo será necessário para se 
atingir a concentração desejada na saída do tanque.