PROCESSOS QUIMICOS INDUSTRIAIS APOLS PROVAS RESUMO

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 15.04.2018
 
Pqi 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ciclo motor de Otto 
O motor baseado no ciclo ideal Otto caracteriza-se por ter sua ignição por faísca. 
Este tipo é o mais comumente utilizados em automóveis de passeio 
e motocicletas.[1] Existem processos alternativos em motores experimentais para iniciar a 
queima como micro-ondas ou uma injeção piloto. 
Ciclo motor de Diesel 
Os motores Diesel caracterizam-se pela ignição por compressão. O fluido de trabalho 
(normalmente ar) é comprimido sem ser misturado ao combustível e quando o combustível 
é injetado no fluido comprimido e quente esse se inflama. 
As máquinas que impulsionam veículos pesados como caminhões, trens e navios, 
usualmente são baseadas no ciclo ideal de Diesel, o que não se refere 
ao combustível utilizado e sim ao ciclo termodinâmico em que operam. 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Igni%C3%A7%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Fa%C3%ADsca
https://pt.wikipedia.org/wiki/Autom%C3%B3veis
https://pt.wikipedia.org/wiki/Motocicleta
https://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_de_combust%C3%A3o_interna#cite_note-1
https://pt.wikipedia.org/wiki/Micro-onda
https://pt.wikipedia.org/wiki/Igni%C3%A7%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Compress%C3%A3o_f%C3%ADsica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Caminh%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Trem
https://pt.wikipedia.org/wiki/Navio
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_diesel
https://pt.wikipedia.org/wiki/Combust%C3%ADvel
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_termodin%C3%A2mico
 
Ainda em dúvida aula 5 verificar ACHO QUE É UM FLUXOGRAMA DE PROCESSOS 
 
 
 
 
 
19,5 – 4,12 / 90 – 0 = 15,38/90 = 0,17 mA/oC ok 
Ex.: 
 
Aula 5 pg 18 
 
Indústria Petroquímica, Indústria de produtos químicos, Indústria siderúrgica e agroindústria 
ok 
 
 
 
 
 
só substituir está é igual 
 
Escoamento paralelo: 
 
Escoamento contracorrente: 
 
 
B errado não confere com a fórmula 
19,78 – 4,03 / 180 – 0 = 15,75 / 180 = 0,09 mA/oC 
 
 
 
 
 
 
C 
Pg 6 aula 3 
 
 
B aula 3 pg 12 
 
 
 
D aula 3 pgs 16 e 17 
 
 
 
 
 
 
 
C 
 
 
 
 
VER APOL CONVERSÃO DE UNIDADES – CUIDADO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Questão 1/4 - Processos Químicos Industriais 
Identifique o tipo de representação de uma planta industrial abaixo, caracterizando este 
tipo de representação: 
 
 
Nota: 25.0 
Conforme Aula 1, Tema 1 da apostila disponível na Rota 1: 
O diagrama de blocos é uma forma simplificada do fluxograma de processo, no qual os 
equipamentos são representados por retângulos e as tubulações são substituídas por 
setas indicando o sentido do fluxo. 
Não identificou a representação e nem caracterizou: N; 
Identificou e não caracterizou: B; 
Não identificou e caracterizou: B; 
Identificou e caracterizou: E. 
Resposta: O diagrama de blocos é uma forma simplificada do fluxograma de processos, 
no qual os equipamentos são representados por retangulos e as tubulações são 
substituidas por esse fluxo a seguir.: *Não identificou a representação e nem 
caracterizou ; N * Identificou e não caracterizou ; B * Não identificou e caracterizou ; B 
* Identificou e caracterizou ; E 
 
Questão 2/4 - Processos Químicos Industriais 
Determinar a vazão mássica de vapor necessária em um evaporador, sabendo que nele é 
alimentada uma solução com 29% de sólidos a 47°C com vazão mássica de 1,25kg/s. É 
sabido também que o vapor de aquecimento do evaporador entra como vapor saturado e 
sai como líquido saturado. É condição do processo que saia do evaporador, como 
corrente de topo, vapor com 100% de fração líquida e como produto de fundo suco 
concentrado com 68% de sólidos. Também é condição de processo que a corrente de 
alimentação se divida 51% no produto de topo e 49% no de fundo. Demais dados se 
encontram no diagrama de bloco do evaporador abaixo. 
 
Nota: 25.0 
Resposta: Conforme Aula Prática 03: 
1. HS + W. HW = V. HV + P. HP + W . HL 
 W . (HW - HL) = V . HV + P . HP - A . HS 
 W . (2438,8 – 327,5) = 0,6375 . 2376,3 + 0,6125. 405,3 – 1,25. 203,33 
 W = 0,71 kg/s 
Não montou a expressão e nem calculou W : N 
Montou a expressão mas errou no cálculo de W : B 
Montou a expressão e calculou W : E 
Resposta: A * Hs +W*HW+P*Hp+W*Hl w*(Hw-Hl)=V*Hv+P*Hp-A*Hs W(2438,8-
237,5)=0,6375*2376,3+0,6125*405,3-1,25*203,33 W1508,98/2111,3 W0,715kg/s 
 
Questão 3/4 - Processos Químicos Industriais 
O Brasil durante muito tempo ocupou destaque somente no setor primário, com a 
agropecuária e o extrativismo (vegetal, mineral e animal). Após consecutivas crises 
econômicas, atualmente o Brasil é considerado um dos mais industrializados países, por 
isso ocupa o décimo quinto lugar nesse segmento em escala global. Há quatro setores da 
indústria química, escolhidos pelo grau de importância que têm no cenário econômico 
brasileiro, que merecem uma especial atenção. Quais são estes quatro setores? 
Nota: 25.0 
Resposta: Conforme Aula 06, Material de apoio, pg.02 
São eles: - Indústria petroquímica. 
 - Indústria siderúrgica. 
 - Indústria de produtos químicos. 
 - Agroindústria 
 Não indicou nenhum dos setores: N 
 Acertou 1 dos setores: I 
 Acertou 2 setores: R 
 Acertou 3 setores: B 
 Acertou 4 setores: E 
Resposta: Industria Petroquimica Industria Siderurgica Industria de Produtos quimicos 
agroindustria 
 
Questão 4/4 - Processos Químicos Industriais 
Identifique o tipo de representação de uma planta industrial abaixo, caracterizando este 
tipo de representação: 
 
Nota: 25.0 
Resposta: 
Conforme Aula 1, Tema 1, página 3 da apostila disponível na Rota 1: 
Trata-se de uma representação isométrica, caracterizada por ser tridimensional. 
Não identificou a representação e nem caracterizou: N; 
Identificou e não caracterizou: B; 
Não identificou e caracterizou: B; 
Identificou e caracterizou: E. 
Resposta: Representação Isométrica 
 
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 15.04.2018
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Questão 1/12 - Processos Químicos Industriais 
Determinar a vazão mássica de vapor necessária em um evaporador, sabendo que nele é 
alimentada uma solução com 19% de sólidos a 27°C com vazão mássica de 4500 kg/h. 
É sabido também que o vapor de aquecimento do evaporador entra como vapor saturado 
e sai como líquido saturado. É condição do processo que saia do evaporador, como 
corrente de topo, vapor com 100% de fração líquida e como produto de fundo suco 
concentrado com 38% de sólidos. Também é condição de processo que a corrente de 
alimentação se divida 49% no produto de topo e 51% no de fundo. Demais dados se 
encontram no diagrama de bloco do evaporador abaixo. 
 
 A.HS + W. HW = V. HV + P. HP + W . HL 
 
 
 
Nota: 10.0 
 A W = 2485,7 kg/h 
Você acertou! 
Resposta: Conforme Aula Prática 03: 
 A.HS + W. HW = V. HV + P. HP + W . HL 
 W . (HW - HL) = V . HV + P . HP - A . HS 
 W . (2528,9 – 425,2) = 2205 . 2156,3 + 2295. 409,1 – 4500. 103,2 
 W = 2485,7 kg/h 
 B W = 0,81 kg/s 
 C W = 2927,2 kg/h 
 D W = 0,91 kg/s 
 
Questão 2/12 - Processos Químicos Industriais 
O famoso alambique, que é usado para a produção de aguardente, e o craqueamento 
catalítico do petróleo são exemplos clássicos de qual tipo deoperação unitária? 
Nota: 10.0 
 A Absorção 
 B Extração sólida 
 C Extração líquida 
 D 
Destilação 
Você acertou! 
Resposta: Conforme Aula 03, material de leitura, pg.16. 
Tanto o alambique quanto o craqueamento catalítico do petróleo são exemplos 
clássicos da Destilação. 
 
Questão 3/12 - Processos Químicos Industriais 
Qual o tipo de operação unitária de um processo químico industrial, que aproveita o 
vapor de topo do efeito anterior, para que seja aproveitado como vapor de aquecimento 
do próximo efeito? 
Nota: 10.0 
 A Peneiramento 
 B Evaporação simples 
 C Evaporação de Múltiplo Efeito 
Você acertou! 
Resposta: Conforme Aula 03, material de leitura, página 07: 
A operação unitária que aproveita o vapor de topo do efeito anterior, para que 
seja aproveitado como vapor de aquecimento do próximo efeito é a evaporação 
de múltiplo efeito. 
 D Mistura 
 
Questão 4/12 - Processos Químicos Industriais 
Em um reator, se deseja diminuir a concentração dos sólidos de 67,8% na solução de 
entrada (E) para 22,75% na solução de saída (S). Para uma alimentação de 226 kg/h de 
solução, determine a corrente de entrada L e a corrente de saída considerando sistema 
estacionário: 
 
 
Nota: 10.0 
 A L = 899,56 kg/h S = 673,56 kg/h 
 B 
L = 447,53 kg/h S = 673,53 kg/h 
Você acertou! 
 Resposta: Conforme página 11 apostila Aula 1 
 Balanço de massa para sólidos: 
1. xS + L. xS = S . xS 
 226 . 0,678 = L. 0 + S. 0,2275 
 S = 673,53 kg/s 
 
 Balanço de massa global: 
 E + L= S 
 L = S – E 
 L = 673,53 – 226 
 L = 447,53 kg/s 
 C L = 1022,94 kg/h S = 762,94 kg/h 
 D L = 502,94 kg/h S = 762,94 kg/h 
 
Questão 5/12 - Processos Químicos Industriais 
Identifique qual o tipo de operação unitária que tem como objetivo separar um gás 
solúvel de uma corrente gasosa inerte através do contato com uma corrente líquida na 
qual o soluto é mais solúvel e que tem como exemplo típico a lavagem de amônia de 
uma mistura de amônia e ar por meio de água líquida. 
Nota: 0.0 
 A 
Absorção 
Resposta: Conforme Aula 03, material de leitura, pág14 
 Absorção é a operação unitária que tem como objetivo separar um gás solúvel 
de uma corrente gasosa inerte através do contato com uma corrente líquida na 
qual o soluto é mais solúvel. 
 B Extração sólida 
 C Extração líquida 
 D Destilação 
 
Questão 6/12 - Processos Químicos Industriais 
Determinar a pressão absoluta para um manômetro instalado em um vaso de pressão 
que mede um valor de vácuo de 0,28 atm, sabendo que a pressão atmosférica local é 1 
atm. 
Nota: 10.0 
 A pabs = 1,28 atm 
 B 
pabs = 0,72 atm 
Você acertou! 
Resposta: Conforme Aula 05, Material Didático, pg. 17 
pabs = pman + patm 
pabs = -0,28 + 1 = 0,72 atm 
 C pabs = 1 atm 
 D pabs = 0,28 atm 
 
Questão 7/12 - Processos Químicos Industriais 
Determinar o ganho para o medidor de temperatura em função do gráfico abaixo, tendo 
seu zero ajustado para 4,03mA e com alcance de 180°C: 
 
 
 
Nota: 10.0 
 A KM = 0,910 mA/°C 
 B 
KM = 0,088 mA/°C 
Você acertou! 
 Resposta: Conforme Aula 05: 
 
 
 C KM = 4,47 mA/°C 
 D KM = 7,56 mA/°C 
 
Questão 8/12 - Processos Químicos Industriais 
Abaixo está uma representação de uma planta de processo químico industrial. 
Identifique o tipo de representação de uma planta industrial abaixo. 
 
 
Nota: 10.0 
 A 
Fluxograma de processo 
Você acertou! 
Trata-se de um fluxograma de processos, onde os equipamentos (ou operações 
unitárias) são desenhados de forma padronizada e as tubulações aparecem como 
linhas de processo unindo os equipamentos. 
 B Diagrama de blocos 
 C Representação isométrica 
 D Organograma de processo 
 
Questão 9/12 - Processos Químicos Industriais 
Determine a temperatura e o volume ocupado por 50kg de vapor saturado a uma pressão 
de 8kPa. 
 
 
 
 
Nota: 10.0 
 A T = 41,81°C V = 732,35 m
3 
 B 
T = 41,51°C V = 905,15 m3 
Você acertou! 
Conforme Aula Prática 2: 
 p = 8x103Pa = 0,08bar 
 T = 41,51°C V = 18,103m3/kg 
 18,103 m3 - 1kg 
 V - 50kg V=905,15m3 
 C T = 43,66°C V = 819,42 m
3 
 D T = 60,06°C V = 382,45 m
3 
 
Questão 10/12 - Processos Químicos Industriais 
Sabendo que V(cm3/g), determinar o volume ocupado por 723 kg de vapor saturado de 
água a uma temperatura de 543 K. 
 
 
Nota: 10.0 
 A p = 5,5 MPa V= 35,59 m
3 
 B p = 5,5 kPa V= 355,9 m
3 
 C 
p = 5,5 MPa V= 25,73 m3 
Você acertou! 
Resposta: 
Conforme Aula Prática 2: p = 5505,8 kPa = 5,5 MPa 
 V = 35,59 cm3/g = 0,03559 m3/kg 
 0,03559 m3 - 1kg 
 V - 723kg V= 25,73 m3 
 D p = 5,5 kPa V= 257,3 m
3 
 
Questão 11/12 - Processos Químicos Industriais (questão opcional) 
Identifique qual o tipo de operação unitária que se apresenta como uma alternativa à 
destilação, quando a mistura a ser separada é termossensível ou apresenta pontos de 
ebulição muito próximos e cujo exemplo clássico é a da penicilina, que é recuperada do 
caldo fermentativo por extração com acetato butílico. 
Nota: 0.0 
 A Absorção 
 B Extração sólida 
 C 
Extração líquida 
 Resposta: Conforme Aula 03, material de leitura, págs. 12 e 13. 
A extração líquida é uma alternativa à destilação, quando a mistura a ser 
separada é termossensível ou apresenta pontos de ebulição muito próximos. 
 D Destilação 
 
Questão 12/12 - Processos Químicos Industriais (questão opcional) 
Identifique qual o tipo de operação unitária que tem como objetivo remover um 
componente da fase sólida fazendo percolar através dele um líquido, denominado 
solvente, no qual este componente é mais solúvel, e cujo exemplo clássico é a extração 
de café ou chá com água quente para produção de bebida solúvel. 
Nota: 0.0 
 A Absorção 
 B 
Extração sólida 
Resposta: Conforme Aula 03, material de leitura, págs. 12 e 13. 
É a extração sólida que tem como objetivo remover um componente da fase 
sólida fazendo percolar através dele um líquido, denominado solvente, no qual 
este componente é mais solúvel. 
 C Extração líquida 
 D Destilação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resposta Questão 1/10: 
Letra C 
Resposta Questão 1/10: 
Letra C 
 
 
 
Resposta Questão 2/10: 
Letra C 
Resposta Questão 3/10: 
Letra A 
 
 
Resposta Questão 4/10: 
1º passo: 
 Vazão água no topo: V=0,39*A = 6500*0,39=2535 kg/h. 
2º passo: 
Variação de Energia da água (alimentação- topo)= (3559,2 kJ/kg-303,2 kJ/kg)* 2535 
kg/h = 8253960 kJ 
3º passo: 
Vazão Vapor= =8253960 kJ /(3528,9-625,5)= 2842,86 kg/h 
Resposta Questão 5/10: 
Letra D 
 
 
Resposta Questão 7/10: 
Letra C 
Resposta Questão 6/10: 
Letra C 
 
 
Resposta Questão 8/10: 
Letra B 
Resposta Questão 9/10: 
Letra B 
 
Resposta Questão 10/10: 
Letra B 
Questão 1/5 - Processos Quimicos Industriais
Determinar a pressão de vapor saturado a uma temperatura de 102°C e sua energia interna.
 
 
Nota: 20.0
A p = 108,78 kPa e U = 427,4 J
B p = 108,78 kPa e U = 2081,4 J
C p = 108,78 kPa e U = 2508,8 J
D p = 108,78 kPa e U = 427,5 J
Você acertou!
Conforme Aula 02, Tema 3:
 
p = 108,78 kPa e U = 2508,8 J
Questão 2/5 - Processos Quimicos Industriais
Com relação a representação do processoabaixo, as correntes de entrada e de saída do 
equipamento 3 serão:
 
Nota: 20.0
A Entrada : C , D ; Saída E , F
B Entrada : F ; Saída : G, H
C Entrada : D, F ; Saída : G,H
D Entrada : D,F ; Saída : E,G,H
Você acertou!
Conforma Aula 1 Tema 3, página 7 da
apostila disponibilizada na Rota 1:
 
Entrada : F ; Saída : G, H
 
Questão 3/5 - Processos Quimicos Industriais
Em um evaporador representado abaixo, se deseja aumentar a concentração dos sólidos de 
20% na solução de entrada (SE) para 40% na solução de saída (SS) , por evaporação. Para 
uma alimentação de 100 kg/h de solução, determinar as correntes de saída considerando 
sistema estacionário:
 
 
 
 
 
 
Nota: 20.0
A SS = 50 kg/h e VP = 50 kg/h
B SS = 33 kg/h e VP = 66 kg/h
C SS = 45 kg/h e VP = 0 kg/h
D SS = 60 kg/h e VP = 40 kg/h
Você acertou!
Conforme página 11 Material de
Leitura Rota 1:
 
Questão 4/5 - Processos Quimicos Industriais
Abaixo é apresentada a representação de uma planta de produção de combustíveis. Como é 
classificada esta representação?
 
Nota: 20.0
A Fluxograma de processo.
B Representação isométrica.
C Diagrama de blocos.
D Representação tridimensional.
Você acertou!
Conforme Aula 1, Tema 1, página 4 da
apostila disponibilizada na rota 1:
 
Trata-se de um fluxograma de
processo.
Questão 5/5 - Processos Quimicos Industriais
Em um evaporador representado abaixo, se deseja dobrar a concentração dos sólidos da 
solução de entrada (SE) para a solução de saída (SS) , por evaporação. Para uma 
alimentação de 100 kg/h de solução, determinar as correntes de saída considerando sistema 
estacionário:
 
 
 
 
Nota: 20.0
A SS = 75 kg/h VP = 25 kg/h
B SS = 50 kg/h VP = 50 kg/h
C SS = 25 kg/h VP = 75 kg/h
D SS = 200 kg/h VP = 100 kg/h
Você acertou!
Conforme página 11 Material de
Leitura Rota 1:
 
Questão 1/5 - Processos Quimicos Industriais
Qual a massa e a pressão exercida por 160 L de água no estado líquido saturado, sabendo que 
está a 29°C?
 
 
 
 
Nota: 20.0
A p = 6 kPa m = 1590 kg 
B p = 4 kPa m = 1594 kg
C p = 6 kPa m = 159 kg
D p = 4 kPa m = 159,4 kg
Você acertou!
Conforme Aula Prática 2:
 
Questão 2/5 - Processos Quimicos Industriais
Normalmente, na evaporação, o produto de interesse é a solução concentrada, e o vapor 
desprendido durante o processo é condensado e descartado ou reaproveitado. Na grande 
maioria das evaporações, o solvente é a água e o vapor gerado é vapor saturado de água. 
Portanto, a Operação Unitária Evaporação tem como objetivo:
Nota: 20.0
A Diluir uma solução formada por um soluto
não volátil e um solvente volátil.
B Evaporar uma solução formada por um
soluto não volátil e um solvente volátil.
C Concentrar uma solução formada por
um soluto não volátil e um solvente
volátil.
D Condesar uma solução formada por um
soluto não volátil e um solvente volátil.
Você acertou!
Resposta: Conforme Aula 03, Tema
01, temos que:
O objetivo da evaporação é
concentrar uma solução formada por
um soluto não volátil e um solvente
volátil.
Questão 3/5 - Processos Quimicos Industriais
O projeto detalhado dos secadores varia muito, devido à grande quantidade de materiais que 
podem ser secados. Contudo eles podem ser analisados em termos de um túnel de secagem, 
que é a unidade através da qual o material passa, fazendo contato com uma corrente de gás 
em um fluxo concorrente, contracorrente ou uma combinação de ambos. Assim, a Operação 
Unitária Secagem tem como característica:
Nota: 20.0
A Tipicamente, a secagem é a introdução
de um líquido volátil, normalmente água,
de um sólido poroso.
B Tipicamente, a secagem é a remoção de
um sólido volátil, de um líquido poroso,
normalmente água.
C Tipicamente, a secagem é a remoção ou
introdução de um líquido volátil,
normalmente água, de um sólido poroso.
D Tipicamente, a secagem é a remoção
de um líquido volátil, normalmente
água, de um sólido poroso.
 
Você acertou!
Conforme Aula 03, Material de Leitura,
pg 08:
Tipicamente, a secagem é a remoção
de um líquido volátil, normalmente
água, de um sólido poroso.
Questão 4/5 - Processos Quimicos Industriais
Um exemplo de extração líquida é a da penicilina, que é recuperada do caldo fermentativo por 
extração com acetato butílico. O solvente é então tratado com uma solução-tampão de fosfato 
para extrair a penicilina do solvente e resultar numa solução aquosa purificada. Os 
equipamentos normalmente usados incluem torres spray e torres recheadas. Assim, a 
extração líquida é:
Nota: 20.0
A A Operação Unitária cujo objetivo é
remover um componente da fase sólida
fazendo percolar através dele um líquido,
denominado solvente, no qual este
componente é mais solúvel.
B Uma alternativa à Operação Unitária de
destilação, quando a mistura a ser
separada é termossensível ou
apresenta pontos de ebulição muito
próximos.
C A Operação Unitária que visa retirar água
de um sólido poroso.
D A Operação Unitária que visa separar
fases por pontos distintos de
condensação.
Você acertou!
Resposta: Conforme Aula 03, material
de leitura, pg.14
A extração líquida é uma alternativa à
destilação, quando a mistura a ser
separada é termossensível ou
apresenta pontos de ebulição muito
próximos.
Questão 5/5 - Processos Quimicos Industriais
A Operação Unitária de Destilação é a separação de componentes de uma solução líquida 
vaporizada, através de seus diferentes pontos de condensação. Dois exemplos clássicos de 
destilação são o alambique, usado desde tempos remotos para produção de aguardente 
(nele, o bagaço diluído é aquecido em uma caldeira, desprendendo vapores alcoólicos que 
seguem por uma serpentina e são resfriados em um tanque onde circula água fria para que 
ocorra a condensação) e a destilação do petróleo na coluna de destilação, separando as 
frações de óleo lubrificante, óleo diesel, querosene, gasolina e gás. O primeiro exemplo 
representa a Destilação Flash, na qual:
Nota: 20.0
A Há a produção de vapor pela ebulição
de uma mistura líquida, que é, na
sequência, condensado sem retorno
do líquido para o processo, ou seja,
sem refluxo.
B Há a solubilizaçãode uma mistura líquida,
que é, na sequência, solidificada sem
retorno do líquido para o processo, ou
seja, sem refluxo.
C Há a produção de sólido pela evaporação
de uma mistura líquida, que é, na
sequência, precipitado sem retorno do
líquido para o processo, ou seja, sem
refluxo.
D Há a produção de gás pela sublimação de
uma mistura líquido-sólido, que é, na
sequência, absorvido sem retorno do
líquido para o processo, ou seja, sem
refluxo.
Você acertou!
Resposta: Conforme Aula 03, material
de leitura, pg.17
Há a produção de vapor pela ebulição
de uma mistura líquida, que é, na
sequência, condensado sem retorno
do líquido para o processo, ou seja,
sem refluxo.
Questão 1/5 - Processos Quimicos Industriais
Nos processos industriais, matérias-primas são transformadas e separadas em produtos úteis. O Engenheiro de Produção deve 
conhecer os processos e equipamentos usados.Na maioria dos processos, sólidos e fluidos devem se mover, calor e outras formas 
de energia devem ser transferidos de uma substância para outra, tarefas como secagem, redução de tamanho, destilação e 
evaporação devem ser realizadas. O conceito de operação unitária prevê estudar sistematicamente as operações individuais com 
qual finalidade?
Nota: 20.0
A Com a finalidade de analisar cada etapa do processo a fim de tratar
cada processo individualmente.
B Com a finalidade de unificar e simplificar o tratamento dos
processos como um todo.
C Com a finalidade de unificar e simplificar o tratamento dos processos
separadamente.
D Com a finalidade de analisar cada etapa do processo como um todo.
Você acertou!
Conforme Material de Leitura da Aula 3, pg. 2:
 
O conceito de operação unitária prevê estudar sistematicamente as
operações individuais a fim de unificar e simplificar o tratamento dos
processos como um todo.
Questão 2/5 - Processos QuimicosIndustriais
Existem dois métodos gerais para as separações mecânicas:
 
 
Uso de uma peneira ou membrana, tais como uma tela ou filtro, que retém um componente e permite que o 
outro passe.
 
Uso das diferenças na taxa de sedimentação de partículas conforme elas se movem através de um líquido ou 
um gás.
 
 
Com relação ao peneiramento a filtragem, estes métodos se distinguem de que forma?
Nota: 20.0
A PENEIRAMENTO é o método de separação de partículas
de acordo com a densidade. Os sólidos são jogados contra
uma tela. As partículas mais densas passam através da
abertura da tela e as menos densas ficam retidas.
FILTRAÇÃO é a remoção de partículas sólidas de um
fluido (líquido ou gás), pela passagem do fluido através de
uma peneira, no qual os sólidos são depositados. A
corrente de interesse do filtro pode ser o fluido, os sólidos
ou ambos
B PENEIRAMENTO é o método de separação de partículas
de acordo com o ponto de condensação. FILTRAÇÃO é a
remoção de partículas sólidas de um fluido (líquido ou
gás), pela passagem do fluido através de um meio filtrante,
no qual os sólidos são depositados. A corrente de
interesse do filtro pode ser o fluido, os sólidos ou ambos
C PENEIRAMENTO é o método de separação de
partículas de acordo com o tamanho. Os sólidos são
jogados contra uma tela. As partículas menores
passam através da abertura da tela e as maiores ficam
retidas. FILTRAÇÃO é a remoção de partículas sólidas
de um fluido (líquido ou gás), pela passagem do fluido
através de um meio filtrante, no qual os sólidos são
depositados. A corrente de interesse do filtro pode ser
o fluido, os sólidos ou ambos
D PENEIRAMENTO é a remoção de partículas sólidas de
um fluido (líquido ou gás), pela passagem do fluido através
de um meio filtrante, no qual os sólidos são depositados. A
corrente de interesse do filtro pode ser o fluido, os sólidos
ou ambos. FILTRAÇÃO é o método de separação de
partículas de acordo com o tamanho. Os sólidos são
jogados contra uma tela. As partículas menores passam
através da abertura da tela e as maiores ficam retidas.
Você acertou!
Resposta: Conforme Aula 04, Material Didático, pg. 13 e
14
PENEIRAMENTO é o método de separação de partículas
de acordo com o tamanho. Os sólidos são jogados contra
uma tela. As partículas menores passam através da
abertura da tela e as maiores ficam retidas. FILTRAÇÃO
é a remoção de partículas sólidas de um fluido (líquido ou
gás), pela passagem do fluido através de um meio
filtrante, no qual os sólidos são depositados. A corrente
de interesse do filtro pode ser o fluido, os sólidos ou
ambos.
Questão 3/5 - Processos Quimicos Industriais
Determinar a vazão mássica de vapor necessária em um evaporador para produção de extrato de tomate, 
sabendo que nele é alimentada uma solução com 15% de sólidos a 50°C com vazão mássica de 2kg/s. É sabido 
também que o vapor de aquecimento do evaporador entra como vapor saturado e sai como líquido saturado. É 
condição do processo que saia do evaporador, como corrente de topo, vapor com 100% de fração líquida e como 
produto de fundo extrato de tomate com 60% de sólidos. Também é condição de processo que a corrente de 
alimentação se divida 60% no produto de topo e 40% no de fundo. Demais dados se encontram no diagrama de 
bloco do evaporador abaixo.
 
Nota: 20.0
A W = 13,7 g/s
B W = 1,37 g/s
C W = 13,7 kg/s
D W = 1,37 kg/s
Você acertou!
Questão 4/5 - Processos Quimicos Industriais
Na formação de um cristal, duas fases são requeridas: o nascimento de uma nova partícula, denominado nucleação, e o seu crescimento a
tamanho macroscópico. A distribuição de tamanho dos cristais é determinada pela interação das taxas de nucleação e crescimento e o 
processo é complexo cineticamente. A força motriz para as duas fases da cristalização é :
Nota: 20.0
A A insaturação
B A saturação
C A supersaturação
D A força motriz para as duas fases da cristalização é a hipersaturação.
Você acertou!
Conforme Aula 4 , Material de Leitura, pg.4 :
 
A força motriz para as duas fases da cristalização é a supersaturação.
Questão 5/5 - Processos Quimicos Industriais
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?
 
Nota: 20.0
A P = 300 kg/h V = 700 kg/h
B P = 700 kg/h V = 300 kg/h
C P = 500 kg/h V = 500 kg/h
D P = 400 kg/h V = 600 kg/h
Você acertou!
Questão 1/5 - Processos Quimicos Industriais
Determinar o ganho para o medidor de temperatura em função do gráfico abaixo, 
tendo seu zero ajustado para 4,24mA e com alcance de 100°C:
 
 
 
Nota: 20.0
A 5,5 mA/°C
B 0,16 mA/°C
C 16mA/°C
D 0,055 mA/°C
Você acertou!
Questão 2/5 - Processos Quimicos Industriais
O instrumento de medida de pressão mais simples é o tubo em U, que consiste 
em um tubo de vidro contendo um líquido, denominado fluido manométrico (os 
mais usados são água e mercúrio), fixado a uma escala graduada. Quando se 
aplica uma pressão em uma das extremidades, o líquido é deslocado 
proporcionalmente a essa pressão aplicada. A outra extremidade do tubo é 
aberta, sofrendo a ação da pressão atmosférica. Analisando a figura 
apresentada abaixo, se observa que:
 
Nota: 20.0
A o lado aberto à atmosfera desceu
mais, ou seja, sua extremidade se
encontra abaixo da extremidade
do lado do balão, significando que
a pressão no balão é menor que a
pressão atmosférica, ou seja, é
uma pressão relativa.
B o lado aberto a
atmosfera desceu mais, ou seja,
sua extremidade se encontra
abaixo da extremidade do lado
do balão, significando que a
pressão no balão é menor que a
pressão atmosférica, ou seja, é
uma pressão negativa ou vácuo.
C o lado aberto ao balão desceu
mais, ou seja, sua extremidade se
encontra abaixo da extremidade
do lado da atmosfera, significando
que a pressão no balão é maior
que a pressão atmosférica, ou
seja, é uma pressão manométrica.
D o lado aberto ao balão desceu
mais, ou seja, sua extremidade se
encontra abaixo da extremidade
do lado da atmosfera, significando
que a pressão no balão é maior
que a pressão atmosférica, ou
seja, é uma pressão absoluta.
Você acertou!
Resposta: Conforme Aula 05,
Material Didático Institucional,
pg.03
Se o lado aberto à atmosfera
desce mais, ou seja, sua
extremidade se encontra
abaixo da extremidade do
lado do balão, isso significa
que a pressão no balão é
menor que a pressão
atmosférica, ou seja, é uma
pressão negativa ou vácuo.
Questão 3/5 - Processos Quimicos Industriais
O termômetro à pressão de gás é de construção idêntica ao termômetro de 
dilatação de líquido em recipiente metálico. Possui um bulbo, um elemento de 
medição e um tubo capilar ligando ambos, porém, o espaço interno livre de 
fluido é preenchido com um gás a alta pressão. Conforme a temperatura varia, 
o gás expande ou contrai e o elemento de medição opera como um medidor de 
pressão. Assim, o seu princípio de funcionamento é:
Nota: 20.0
A Quando o volume varia, a pressão
varia linearmente com a
temperatura.
B Quando o volume é constante, a
pressão varia linearmente com
a temperatura.
C Quando a pressão é constante, o
volume não varia linearmente com
a temperatura.
D Quando a presão é constante, o
volume varia linearmente com a
temperatura.
Você acertou!
Conforme Material de Leitura
da Aula 5, página 7:
 
Quando o volume é
constante, a pressão varia
linearmente com a
temperatura.
Questão 4/5 - Processos Quimicos Industriais
Determinar a vazão de vapor necessária em um evaporador, sabendo que nele é 
alimentada uma solução com 5% de sólidos a 38°C com vazão mássica de 0,75 kg/s. 
É sabido também que o vapor de aquecimento do evaporador entra como vapor 
saturado e sai como líquido saturado. É condição do processo que saia do 
evaporador, como corrente de topo, vapor com 100% de fração líquida e como produto 
de fundo solução com 55% de sólidos. Também é condição de processo que a 
corrente de alimentação se divida 50% no produto de topoe 50% no de fundo. Demais 
dados se encontram no diagrama de blocos do evaporador abaixo.
 
Nota: 20.0
A W = 4,7 kg/s
B W = 0,47 kg/s
C W= 0,21 kg/s
D W = 2,1 kg/s
Você acertou!
Questão 5/5 - Processos Quimicos Industriais
Determinar o ganho para o medidor de temperatura em função do gráfico abaixo, 
tendo ajustado 27°C para 3,52V e com alcance de 100°C para 9,8V:
 
 
 
Nota: 0.0
A K = 0,86 V/°C
B K = 11,62 V/°C
C K = 0,086 V/°C
D K = 1,162 V/°C
M
M
M
M
Questão 1/5 - Processos Quimicos Industriais
Um processo químico industrial não está completo sem os instrumentos de controle, que 
são usados com o objetivo de controlar as variáveis do processo, tais como temperatura, 
pressão, vazão, nível, pH, condutividade, entre outras. No início, o controle era realizado 
manualmente, com o auxílio de instrumentos simples como termômetros e válvulas 
manuais. Com o desenvolvimento dos processos, veio a necessidade de automação e 
desenvolvimento de novos instrumentos de medição e centralização do controle de 
variáveis em uma única sala. Hoje, existem controles mecânicos, hidráulicos, 
pneumáticos, elétricos, eletrônicos e digitais. A medida e o controle dessas variáveis são 
indispensáveis hoje, por quê?
Nota: 20.0
A A medida e o controle dessas
variáveis são indispensáveis não
apenas para assegurar o bom
desempenho da unidade industrial,
a qualidade final do produto, mas
também para atender às normas de
segurança.
B A medida e o controle dessas
variáveis são indispensáveis não
apenas para assegurar o bom
desempenho da unidade
industrial, mas para também identificar
o destino de resíduos gerados.
C A medida e o controle dessas
variáveis são indispensáveis não
apenas para assegurar o bom
desempenho da unidade
industrial, mas para levantar índices
de qualidade.
D A medida e o controle dessas
variáveis hoje são dispensáveis , pois
os processos são geridos por
inteligência artificial.
Você acertou!
Conforme pg. 02 do Material de
Leitura da Aula 5:
 
A medida e o controle dessas
variáveis são indispensáveis não
apenas para assegurar o bom
desempenho da unidade
industrial, a qualidade final do
produto, mas também para
atender às normas de segurança.
Questão 2/5 - Processos Quimicos Industriais
As frações do óleo cru obtidas por destilação podem sofrer craqueamento ou reforma e reações 
químicas para a obtenção de petroquímicos básicos, como eteno, propeno, buteno, benzeno, 
tolueno, xileno e naftaleno. Algumas operações unitárias utilizadas na obtenção de petroquímicos 
básicos são:
Nota: 20.0
A Destilação e destilação extrativa para
obtenção de benzeno;
Extração por solvente para obtenção de
eteno e buteno ;
Cristalização para obtenção de xileno;
Adsorção para obtenção de eteno e
parafinas.
B Destilação e destilação extrativa para
obtenção de eteno e buteno ;
Extração por solvente para obtençãode
benzeno ;
Cristalização para obtenção de
parafinas ;
Adsorção para obtenção de eteno e de
xileno.
C Destilação e destilação extrativa para
obtenção de eteno e buteno;
Extração por solvente para obtenção
de benzeno;
Cristalização para obtenção de
xileno;
Adsorção para obtenção de eteno e
parafinas.
D Destilação e destilação extrativa para
obtenção de eteno e buteno;
Extração por solvente para obtenção de
xileno;
Cristalização para obtenção de
benzeno;
Adsorção para obtenção de eteno e
parafinas.
Você acertou!
Resposta: Conforme Material de Apoio da
Aula 06, pg.04:
Destilação e destilação extrativa
para obtenção de eteno e buteno;
Extração por solvente para
obtenção de benzeno;
Cristalização para obtenção de
xileno;
Adsorção para obtenção de eteno e
parafinas.
Questão 3/5 - Processos Quimicos Industriais
O fluxograma abaixo apresenta o processo químico industrial de produção de soda 
cáustica e cloro. Dentro desta apresentação, são destacados com círculos vermelhos e 
azul, distintas representações. O que são estas representações?
 
Nota: 20.0
A Representação isométrica e dados de
 balanço de massa e de energia
B Operações unitárias e dados de
balanço de massa e de energia
C Diagrama de blocos e dados
exclusivamente de balanço de massa.
D Fluxograma de processo e dados
exclusivamente de balanço de massa.
Você acertou!
Conforme Material Didático Aula
06, pg. 17, São representadas as
operações unitárias no fluxograma
e, abaixo do fluxograma, dados de
balanço de massa e de energia.
Questão 4/5 - Processos Quimicos Industriais
Determinar a pressão absoluta para um manômetro instalado em um vaso de pressão 
que mede um valor de 2,5 atm, sabendo que a pressão atmosférica local é 1 atm.
Nota: 20.0
A p = 1,5 atm
B p = 2,0 atm
C p = 1,0 atm
D p = 3,5 atm
 
abs
abs
abs
abs
Você acertou!
Resposta: Conforme Aula 05,
Material Didático, pg. 17
pabs = pman + patm
pabs = 2,5 + 1 = 3,5 atm
Questão 5/5 - Processos Quimicos Industriais
Com relação ao cenário econômico brasileiro, temos que os quatro setores de processos 
químicos industrias que têm maior importância na Economia do País são:
Nota: 20.0
A - Petroquímico
 - Automobilístico
 - Siderúrgico
 - Agroindústria
B - Petroquímico
 - Eletro-eletrônico
 - Siderúrgico
 - Agroindústria
C - Petroquímico
 - Produtos químicos
 - Siderúrgico
 - Agroindústria
D - Petroquímico
 - Papel e celulose
 - Siderúrgico
 - Agroindústria
Você acertou!
Resposta: Conforme Aula 06,
Material de Apoio, Apostila Aula
05, pág.02:
Os quatro setores da indústria
química, escolhidos pelo grau de
importância que têm no cenário
econômico brasileiro, são:
Ø Indústria petroquímica.
Ø Indústria siderúrgica.
Ø Indústria de produtos químicos.
Ø Agroindústria.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROCESSOS QUÍMICOS 
INDUSTRIAIS 
AULA 01 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof.ª Thaís Helena Curi Braga 
 
 
 
 
 
2 
 
CONVERSA INICIAL 
São numerosas as opções de trabalho que o Engenheiro de Produção 
pode vir a assumir. Dentro da indústria de processamento químico, é importante 
o conhecimento da terminologia usada nas conversas de “chão de fábrica” e 
reuniões de diretoria. Economia, tendências de produção e alternativas de 
processo só podem ser avaliadas com uma boa fundamentação sobre 
fluxogramas de processo e suas variáveis, tipos de equipamentos industriais e 
para que são usados, como operam e como são controlados. Otimização de 
energia, conversões químicas e impactos ambientais estarão presentes neste 
estudo. 
Figura 1 – Vista de indústria petroquímica 
 
Toda linha de processamento químico industrial tem início no papel. Essa 
linguagem simbólica escrita precisa ser conhecida pelo Engenheiro de 
Produção. Ele não irá projetar a unidade industrial, mas deverá estar apto a 
dialogar com os colegas debruçados sobre uma planta industrial. Começaremos 
apresentando essa linguagem simbólica, devidamente acompanhada do 
vocabulário técnico. Há o fluxograma de processo, no qual equipamentos são 
ligados em uma linha de produção recebendo matérias-primas e fornecendo 
produtos intermediários e finais. Além disso, veremos também a matemática que 
acompanha o processo em termos de massa e energia, denominada balanço de 
massa e energia. 
 
 
 
 
 
 
3 
Figura 2 – Representação isométrica de uma refinaria de óleo 
 
 
Essa mesma linguagem simbólica estará estampada em um monitor de 
controle de processo. Em uma segunda fase de estudo, serão apresentadas as 
operações unitárias, termo que define os processos de transformação física, tais 
como moagem, evaporação, destilação e secagem. Para a realização das 
operações unitárias, existem muitos tipos de equipamentos que possibilitam 
escolhas mais assertivas e rentáveis. Para o controle do processo, será 
apresentada uma introdução à instrumentação industrial e sistemas de controle. 
Figura 3 – Engenheiros na sala de controle 
 
 
TEMA 1 – FLUXOGRAMA DE 
PROCESSO E OUTRAS REPRESENTAÇÕES 
A seguir, você pode ver novamente o monitor de controle de uma 
indústria. Ele é muito similar ao fluxograma de processo, em que equipamentos(ou operações unitárias) são desenhados de forma padronizada e as tubulações 
aparecem como linhas de processo unindo os equipamentos. Os fluxogramas 
fazem parte do projeto básico e são acompanhados de planilhas contendo os 
resultados dos balanços de massa e de energia. 
 
 
 
 
4 
Figura 4 – Monitor de controle de uma planta industrial 
 
 
Repare que o esquema visualizado no monitor é muito similar ao 
fluxograma básico de projeto de uma unidade de extração de óleo apresentado 
a seguir, no qual foi utilizada a mesma linguagem simbólica para representar 
equipamentos e tubulações de processo. As tubulações recebem uma 
diferenciação de cores para identificar mais facilmente o material que está sendo 
transportado. 
Figura 5 – Fluxograma de processo de uma unidade de extração de óleo 
 
 
A representação isométrica é uma forma mais detalhada de fluxograma, 
na qual equipamentos e tubulações aparecem em perspectiva. 
 
 
 
 
 
 
5 
Figura 6 – Vista aérea de uma indústria petroquímica 
 
Figura 7 – Modelo 3D de uma refinaria 
 
O diagrama de blocos é uma forma simplificada do fluxograma de 
processo, no qual os equipamentos são representados por retângulos e as 
tubulações são substituídas por setas indicando o sentido do fluxo. O diagrama 
de blocos é suficiente para o desenvolvimento e a análise dos balanços de 
massa e de energia e será a linguagem simbólica usada para desenvolver os 
próximos temas. 
Acompanhe no Anexo 1 do material on-line mais exemplos de 
fluxogramas de processo, representações isométricas e diagramas de blocos. 
Para visualizar melhor uma planta isométrica, assista ao vídeo no link: 
https://youtu.be/T8G1SG3WNRs 
 
 
 
TEMA 2 – FUNDAMENTOS 
https://youtu.be/T8G1SG3WNRs
 
 
6 
 
Lei da conservação da massa 
Em qualquer processo físico ou químico, não é possível criar ou destruir 
matéria, apenas transformá-la. Conhecida como a Lei de Lavoisier, essa 
afirmação fundamenta desde o estudo das proporções entre reagentes e 
produtos em reações químicas até a conservação de energia expressa pela 
Primeira Lei da Termodinâmica. 
 
Classificação dos processos 
● A maneira como matérias-primas e produtos entram e saem de 
uma unidade industrial em relação ao tempo de processamento classifica os 
processos como batelada, semibatelada e contínuo. 
● A maneira como as variáveis de processo (vazão, temperatura, 
composição, pressão) se comportam em relação ao tempo de processamento 
classifica os processos como estacionários ou transientes. 
 
A equação geral de balanço de massa 
A equação geral de balanço, fundamentada na lei de conservação da 
massa, expressa matematicamente o que acontece com a quantidade de 
matéria que atravessa uma unidade de processamento industrial. 
ENTRADA – SAÍDA + GERAÇÃO – CONSUMO = ACÚMULO 
 
Acompanhe esse assunto mais detalhadamente no Anexo 2 do material 
on-line. 
 
TEMA 3 – METODOLOGIA DE CÁLCULO 
 
Limites do sistema e correntes de entrada e saída 
A fim de aplicar a equação geral de balanço de massa em uma unidade 
de processamento industrial, é necessário primeiro definir a parte do processo 
que será escolhida para estudo. O chamado “sistema” é um conceito da 
 
 
7 
Termodinâmica usado para estabelecer a parte ou o todo de um processo a ser 
analisado em termos de quantidade de matéria e energia. Ele é delimitado por 
uma linha imaginária chamada “fronteira” do sistema, e os fluxos que 
atravessam essa linha imaginária, conduzindo massa e energia para dentro ou 
para fora do sistema, são as “correntes” de processo. 
Figura 8 – Diagrama de blocos genérico 
 
O diagrama de blocos genérico apresentado representa 4 equipamentos 
ligados em sequência por meio de correntes de processo. Podem ser reatores, 
filtros, evaporadores, secadores, bombas de processo etc. Cada um desses 
equipamentos pode ser escolhido para estudo, definido pela linha imaginária 
envolvendo-o e demarcando quais as correntes de processo que pertencem a 
esse sistema, nomeadas por uma letra maiúscula. O conjunto sistema/correntes 
de entrada e saída constitui o chamado “volume de controle”. 
Assim, para o processo ilustrado, temos: 
Volume de 
controle 
Equipamento Correntes de 
entrada 
Correntes de 
saída 
Azul 1 A, B C 
Vermelho 2 C D 
Verde 3 D E, F 
Amarelo 4 F G, H, I 
Roxo 1 e 2 A, B D 
 
A escolha do sistema mais adequado para a resolução de determinado 
cálculo de balanço de massa é muito importante e depende basicamente das 
informações conhecidas acerca do sistema e de suas correntes e da 
possibilidade de prever boas estimativas para as variáveis não conhecidas. 
I
 
 
 
8 
 
Metodologia para resolução de balanço de massa 
As etapas para a elaboração de um balanço de material podem ser 
organizadas na seguinte sequência: 
a. Desenhe um esquema ou diagrama ilustrativo representando o 
processo e todas as correntes entrando e saindo dele. 
b. Nomeie as correntes de entrada e saída com letras maiúsculas e as 
respectivas composições. 
c. Mostre o volume de controle tomado para estudo pelos limites do 
sistema, usando uma linha tracejada. 
d. Defina as correntes e composições conhecidas e desconhecidas. 
e. Escreva as relações de balanços de material global e por componente. 
f. Selecione uma base de cálculo apropriada. 
g. Resolva as equações algébricas resultantes para as quantidades 
desconhecidas. Em várias ocasiões, a solução de várias equações simultâneas 
se torna necessária. 
Deve ser ressaltado que muitas vezes poderá haver mais de uma escolha 
adequada do sistema e da base de cálculo para um problema em particular. 
Acompanhe no Anexo 3 do material on-line como chamar as correntes de 
processo e suas respectivas composições, além de como escolher uma base de 
cálculo. 
 
TEMA 4 – BALANÇO DE MASSA EM ESTADO ESTACIONÁRIO SEM E COM 
REAÇÃO QUÍMICA 
 
Simplificações na equação geral de balanço de massa 
 No estado estacionário ou permanente, as variáveis de processo, como 
vazão mássica e composição em fração mássica, são constantes com o tempo, 
e o processo não apresenta acúmulo. 
ACÚMULO = 0 
 
 
9 
ENTRADA – SAÍDA + GERAÇÃO – CONSUMO = 0 
 
Quando não há reação química, os termos GERAÇÃO e CONSUMO são 
cancelados. 
ENTRADA – SAÍDA = 0 
ENTRADA = SAÍDA 
 
Esse é o caso mais simples de balanço de massa. Aplica-se a todos os 
processos contínuos que já passaram da fase de inicialização ou startup e 
atingiram o estado estacionário de operação. Quando um equipamento ou 
processo industrial inicia sua operação, leva certo tempo até que as vazões de 
alimentação e retirada de produto e suas composições estabilizem em um valor 
constante. Esse intervalo de tempo é chamado inicialização ou startup. Vencida 
essa etapa, pode-se considerar que o processo opera em regime estacionário 
ou permanente. 
 
TEMA 5 – DESVIO, RECICLO E PURGA 
São três tipos de correntes de processo comumente encontrados na 
indústria. 
 
Desvio ou by-pass 
É uma corrente que “pula” um ou mais estágios de processo e segue 
diretamente para um estágio posterior. 
 
 
Figura 9 – Diagrama de blocos com corrente de desvio 
 
 
 
10 
 
Reciclo ou feedback 
Corrente frequentemente encontrada na indústria química. Por exemplo, 
em algumas operações de secagem, a umidade do ar é controlada por 
recirculação de parte do ar úmido que deixa o secador. Em reações químicas, o 
material que não reagiu completamente é separado do produto e reciclado a fim 
de reduzir os custos com matéria-prima e aumentar o rendimento. Na coluna de 
destilação, parte do destilado obtido no topo da coluna retorna como corrente de 
refluxo a fim de manter a coluna sempre com uma fase líquida no seu interior. 
Figura 10 – Diagrama de blocos de produção de biodiesel 
 
O óleo de cozinha usado é a matéria-prima para a reação de 
transesterificação com etanol ou metanol para produção de biodiesel. Repare 
no fluxogramaacima como o álcool é recuperado por separação, nas unidades 
de processo denominadas remoção do álcool e destilação e desidratação do 
álcool, e reciclado de volta ao reator, para a unidade de processo 
transesterificação multietapas. 
 
 
Purga 
Corrente descartada com o objetivo de remover acúmulo de inertes em 
processos com reação química ou material não desejado. Como exemplo, pode-
se citar a produção de amônia, que inclui quatro etapas químicas principais: 
reforma, deslocamento, metanação e síntese. 
 
 
11 
Na quarta reação, existe uma corrente de gás de síntese que é uma 
mistura de hidrogênio/nitrogênio. A corrente de alimentação é misturada com 
uma corrente de reciclo e alimenta o reator, resultando a amônia da reação 
catalítica. No entanto, parte do gás de síntese deve ser purgada para evitar 
acúmulo dos gases inertes argônio e metano. Em contrapartida, porém, essa 
purga causa perda de hidrogênio, objeto de estudo e tentativas de otimização de 
muitos engenheiros de processo. 
As correntes de desvio, reciclo e purga não necessitam de conceitos ou 
técnicas novas na análise de um problema de balanço de massa. São 
consideradas correntes de entrada ou saída e seguem a mesma metodologia de 
balanço vista aqui. 
Figura 11 – Processo com corrente de reciclo e purga 
 
Fonte: Himmelblau, 2006. 
 
Acompanhe esse assunto mais detalhadamente no Anexo 4 do material 
on-line. 
 
NA PRÁTICA 
Exemplo numérico de aplicação da metodologia de cálculo de balanço 
para o evaporador: 
 
 
12 
 
Um evaporador de simples efeito operando em regime permanente é 
usado para concentrar uma solução aquosa de hidróxido de sódio de 10% até 
50% de sólidos, por meio da evaporação do solvente. Para uma alimentação 
de 100 kg/h de solução de NaOH a 10%, desenvolva o balanço de massa, 
calculando as correntes de saída do evaporador. 
Os dados do enunciado foram acrescentados ao diagrama ilustrativo. É 
conhecida uma vazão de corrente, sendo as outras duas incógnitas, justamente 
o objetivo do cálculo de balanço. Quanto às composições, note que foi dada a 
porcentagem de sólidos na alimentação e no produto concentrado. A solução 
aquosa de hidróxido de sódio será descrita em termos de composição como 
constituída de sólidos, neste caso o hidróxido de sódio, e água. Assim, se na 
alimentação 10% são sólidos, os 90% restantes são água, para fechar 100% da 
composição dessa corrente que, expressa em fração mássica, corresponde a 
0,10 e 0,90 respectivamente. O mesmo raciocínio é válido para a solução 
concentrada de saída. Já a corrente de evaporado é constituída unicamente de 
água – xa, AE = 1,00 –, visto que durante a concentração é o solvente que irá 
evaporar. 
Substituindo os valores numéricos nas equações de balanço de massa 
global e balanço de massa para sólidos, tem-se: 
(1) Balanço de massa global 
𝑆𝐷 = 𝐴𝐸 + 𝑆𝐶 
100 = 𝐴𝐸 + 𝑆𝐶 
(2) Balanço de massa para sólidos 
𝑆𝐷. 𝑥𝑠,𝑆𝐷 = 𝐴𝐸. 𝑥𝑠,𝐴𝐸 + 𝑆𝐶. 𝑥𝑠,𝑆𝐶 
 
 
 
13 
100.0,10 = 𝑆𝐶. 0,50 
𝑆𝐶 = 20 𝑘𝑔/ℎ 
 
Voltando no balanço global: 𝐴𝐸 = 80 𝑘𝑔/ℎ 
Ou seja, a fim de concentrar a solução de NaOH de 10% até 50%, é 
necessário evaporar 80 kg/h de água e serão obtidos 20 kg/h de solução de 
NaOH a 50%. Note que não foi necessário utilizar o balanço de massa para a 
água. Contudo, essa equação de balanço pode ser usada para verificar os 
cálculos efetuados. 
(3) Balanço de massa para água 
𝑆𝐷. 𝑥𝑎,𝑆𝐷 = 𝐴𝐸. 𝑥𝑎,𝐴𝐸 + 𝑆𝐶. 𝑥𝑎,𝑆𝐶 
100.0,90 = 80.1 + 20.0,50 
90 = 90 confere! 
 
Em processos envolvendo muitas correntes e componentes, é usual 
verificar se o número de incógnitas é igual ao número de equações 
independentes. Os balanços de massa por componente correspondem às 
equações ditas independentes. Observe que, nesse exemplo, há duas 
incógnitas, AE e SC, e duas equações de balanço por componente, sólidos e 
água. 
Duas incógnitas Dois componentes Solução única 
 
A base de cálculo é a alimentação de 100 kg/h.. Nesse caso, ela era 
conhecida. Em alguns casos, haverá a necessidade de se estabelecer uma 
base de cálculo. 100 é um valor muito usual, porque pode ser modificado com 
facilidade em caso de necessidade. Imagine se, para esse exemplo numérico, 
a base for mudada para 1000 kg/h, as correntes de saída serão multiplicadas 
pelo fator 10 igualmente. 
Acompanhe no Anexo 5, disponível no material on-line, um exemplo 
numérico de balanço de massa em uma coluna de destilação. Fique atento à 
simbologia adotada e como a equação de balanço resulta em uma equação 
 
 
14 
algébrica de resolução simples que permite determinar valores de vazões e 
composições de correntes desconhecidas a partir de dados conhecidos. 
 
SÍNTESE 
A primeira aula de Processos Químicos Industriais introduziu você ao 
universo dos processos químicos industriais. Agora, já está familiarizado com a 
terminologia e a simbologia usadas na análise de processos. Sabe o que é um 
sistema e como é definido, para que é usado e como se aplica a equação geral 
de balanço de massa, com as simplificações possíveis, a um volume de controle. 
Sabe nomear uma corrente de processo e descrevê-la em termos de 
composição. Sabe o que é um fluxograma de processo e um diagrama de blocos, 
e que pode “fatiá-los” em pequenas unidades de processo a fim de realizar 
balanços de massa. Expanda seus conhecimentos lendo os anexos das rotas de 
aprendizagem e pesquisando o assunto na bibliografia. 
 
REFERÊNCIAS 
BRASIL, N. I. Introdução à engenharia química. 3. ed. Rio de Janeiro: 
Interciência, 2013. 
FELDER, R. M.; ROUSSEAU, R. W. Princípios elementares dos 
processos químicos. 3. ed. Rio de Janeiro: LTC Livros Técnicos e Científicos 
Editora Ltda., 2005. 
FOUST, A. S. et al. Princípios das operações unitárias. Rio de 
Janeiro: Guanabara Dois, 1982. 
HIMMELBLAU, D. M.; RIGGS, J. B. Engenharia química. Princípios e 
cálculos. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2006. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROCESSOS QUÍMICOS 
INDUSTRIAIS 
AULA 02 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof.ª Thaís Helena Curi Braga 
 
 
 
 
 
2 
 
CONVERSA INICIAL 
A energia é cara. Ainda não aprendemos a usar a energia proveniente de 
fontes como o Sol, marés e ventos de forma eficiente. É possível produzir energia 
nuclear, mas não sabemos como descartar com segurança os rejeitos 
radioativos. 
Figura 1 – Fontes alternativas de energia 
 
Dependemos essencialmente da queima de combustíveis sólidos, 
líquidos e gasosos para liberar calor como fonte de energia térmica ou elétrica. 
As indústrias de processos sempre reconheceram a necessidade de utilizar de 
forma eficiente a energia para aumentar os lucros. Se uma planta gasta mais 
energia que os concorrentes, seus produtos deixarão de ser competitivos no 
mercado consumidor. 
 A seguir, há algumas perguntas comuns na indústria relacionadas à 
energia. 
● Qual a energia necessária para bombear água desde um tanque de 
armazenamento até uma unidade de processo? 
● Quanta energia é necessária para produzir vapor de água a 120oC a partir 
de água líquida à temperatura ambiente? 
● Qual a taxa de energia que deve ser retirada de um reator contínuo onde 
se realiza uma reação endotérmica para que a temperatura do meio reacional 
permaneça constante? 
● Um processo industrial consiste de reatores, separadores, bombas, 
compressores, trocadores de calor e outras unidades de processo. Cada 
unidade individualmente libera e absorve calor. Qual a necessidade de 
 
 
3 
energia por unidade de processo e para a planta em sua totalidade? Como 
pode ser modificada a operação da planta a fim de que o aproveitamento de 
energia seja otimizado? 
 
O Engenheiro de Produção deve estar apto a discutir essas questões com 
o engenheiro de projeto ou de processo. Nesta aula, você aprenderá os 
fundamentos do balanço de energia, a fimde contabilizar a quantidade de 
energia que entra e sai de uma unidade de processo industrial. Para isso, 
falaremos das formas de energia e como podem ser transformadas, as leis da 
termodinâmica que restringem essas transformações e como elas podem ser 
tratadas em termos de balanço de energia. Você vai conhecer as tabelas e 
diagramas termodinâmicos e aprender a usá-los para líquidos e vapores 
saturados, sub-resfriados e superaquecidos. 
Figura 2 – Energia versus lucro 
 
Vamos começar? 
 
TEMA 1 – FORMAS DE ENERGIA E A PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA 
A energia total de um sistema tem três componentes: 
● Energia cinética Ec: energia em virtude do movimento do sistema. 
● Energia potencial Ep: energia em virtude da posição do sistema. 
● Energia interna U: toda energia que o sistema possui, além das 
energias cinética e potencial, tal como a energia em virtude do movimento e das 
interações das moléculas e de seus constituintes atômicos. 
 
 
 
4 
Essas são as formas de energia denominadas energias armazenáveis 
pelo sistema. 
As formas de energia que podem ser transferidas pelos limites do sistema 
são chamadas energias em trânsito e só existem enquanto uma transferência 
de energia estiver acontecendo. São elas: 
● Calor Q: energia que flui como consequência de uma diferença de 
temperatura. 
● Trabalho W: energia que flui como resposta a qualquer outra força 
motriz que não a diferença de temperatura. Quando um gás dentro de um cilindro 
se expande e movimenta um pistão contra uma força de resistência, ele está 
realizando trabalho. 
A energia tem unidades de força vezes distância, como Joule (J = N.m) 
ou unidades de quantidade de calor transferido como caloria (cal) e unidade 
térmica britânica (Btu). 
O princípio que fundamenta todos os balanços de energia é a lei da 
conservação de energia. Analogamente à lei da conservação da massa, ela 
estabelece que a energia não pode ser criada ou destruída, apenas 
transformada. Essa lei é conhecida como a Primeira Lei da Termodinâmica. 
Um sistema é chamado aberto ou fechado se existe ou não transferência 
de massa pelos limites do sistema durante o período de tempo analisado. O 
sistema de um processo em batelada é fechado por definição, enquanto os 
processos contínuos e semicontínuos são abertos. 
Reescrevendo a equação geral de balanço de massa: 
ENTRADA – SAÍDA + GERAÇÃO – CONSUMO = ACÚMULO 
Para o sistema fechado, eliminam-se os termos de entrada e saída. No 
entanto, como o sistema não é isolado, a energia pode atravessar seus limites 
como calor ou trabalho, formas de energia em trânsito. Para esse sistema, pode-
se escrever: 
ENERGIA FINAL – ENERGIA INICIAL = ENERGIA TRANSFERIDA 
Energia inicial = Ui + Eci + Epi 
Energia final = Uf + Ecf + Epf 
Energia transferida = Q - W 
 
 
5 
Expressão matemática básica da Primeira Lei da Termodinâmica para 
sistemas fechados: 
𝛥𝑈 + 𝛥𝐸𝑐 + 𝛥𝐸𝑝 = 𝑄 + 𝑊 
Um sistema aberto é caracterizado pela transferência de massa entre as 
vizinhanças e o sistema. Para a massa entrar, é necessário realizar trabalho 
sobre o sistema, e a massa que deixa o sistema realiza trabalho sobre as 
vizinhanças. Uma nova propriedade termodinâmica aparece no balanço de 
energia para sistemas abertos: a entalpia. É definida matematicamente como a 
soma da energia interna pelo produto da pressão pelo volume. 
𝛥𝐻 = 𝛥𝑈 + 𝛥(𝑃𝑉) 
Expressão matemática básica da Primeira Lei da Termodinâmica para 
sistemas abertos: 
𝛥𝐻 + 𝛥𝐸𝑐 + 𝛥𝐸𝑝 = 𝑄 + 𝑊 
Acompanhe esse assunto mais detalhadamente, no Anexo 1 disponível 
no material on-line. 
 
TEMA 2 – TABELAS E DIAGRAMAS TERMODINÂMICOS 
 
Estado termodinâmico e funções de estado 
Um estado termodinâmico é definido por um conjunto de propriedades 
termodinâmicas, tais como temperatura, pressão, volume, densidade, energia 
interna, entalpia e entropia. Por exemplo, nitrogênio gasoso a 1 atm e 25oC 
possui um valor determinado de volume específico e de energia interna. Na 
realidade, ele possui um conjunto completo de propriedades termodinâmicas 
intensivas, isto é, propriedades independentes da quantidade de massa. Se 
esse gás sofrer uma variação de temperatura ou pressão e depois voltar às 
condições iniciais, suas propriedades intensivas também retornam aos valores 
iniciais. Essas propriedades não dependem da história passada da substância, 
nem do caminho que a levou a esse estado. As grandezas que dependem 
apenas das condições presentes, quaisquer sejam as formas de alcançá-las, são 
denominadas funções de estado. (Smith; Van Ness, 2007) 
 
 
6 
 
Diagrama de fases para substância pura 
Figura 3 – Diagrama de fases da água 
 
Fonte: <www.fisicanaweb.worldpress.com> 
 
Diagrama PT (Pressão versus Temperatura) 
Relaciona dados de Temperatura versus Pressão para uma dada 
substância. As curvas dividem o gráfico nas regiões de sólido, líquido e gás e se 
encontram no chamado ponto triplo (Pt). A curva que separa a região de sólido 
da região de líquido é denominada curva de fusão, de acordo com a mudança 
que acontece entre esses dois estados de agregação da matéria. Da mesma 
forma, a curva de vaporização separa fase líquida de fase vapor e a curva de 
sublimação separa as fases sólida e gasosa. 
 
Conceito de saturação 
No diagrama de fases PT apresentado na Figura 3, vamos estudar apenas 
a curva de vaporização, também denominada curva de pressão de vapor ou 
curva de saturação. Água líquida a pressão atmosférica, ao ser aquecida, 
vaporiza ao atingir a temperatura de 100oC. Essa é a temperatura de saturação 
a 1 atm de pressão e, para que a água líquida comece a evaporar, ela precisa 
estar completamente saturada. 
Figura 4 – Ebulição da água a 1 atm 
. 
 
 
7 
 
 
Após atingir a temperatura de saturação, o vapor começa a se desprender 
da fase líquida. A partir desse ponto, pressão e temperatura permanecem 
constantes até que toda a água tenha evaporado. Sempre que as fases líquido 
e vapor de uma dada substância coexistem, diz-se que estão saturadas. 
Figura 5 – Diagrama ilustrativo da vaporização da água em virtude do aquecimento 
 
Note que o ponto de interseção entre a pressão de 1 atm e a temperatura 
de 100oC localiza-se exatamente sobre a curva de pressão de vapor ou de 
saturação. Ou seja, a essa pressão, a água sempre evapora na temperatura fixa 
de 100oC. Se a pressão de vapor mudar, a temperatura de saturação também 
se altera, mas o ponto de interseção desse novo par de dados PT deve estar 
sobre a curva de saturação. Desse modo, a curva de saturação é o lugar 
 
 
8 
geométrico de todas as condições de saturação de uma dada substância 
química. A partir do conceito de saturação, pode-se definir as condições de sub-
resfriamento e superaquecimento. 
● Líquido comprimido ou sub-resfriado: diz-se de qualquer 
substância no estado líquido que não se encontra na condição de saturação. Por 
exemplo, água a 1 atm e 20oC é classificada como líquido sub-resfriado. Ela só 
estará saturada quando atingir a temperatura de 100oC. 
● Vapor superaquecido: diz-se de qualquer substância no estado 
gasoso que não se encontra na condição de saturação. Por exemplo, água a 1 
atm e 120oC é classificada como vapor superaquecido. Ela só estará saturada 
quando atingir a temperatura de 100oC. 
Existem as condições de líquido superaquecido e vapor sub-resfriado. 
Eles são menos comuns e denominados estados metaestáveis. 
Acompanhe mais exemplos de diagramas termodinâmicos, no Anexo 2 
disponível no material on-line. 
 
TEMA 3 – USO DA TABELA DE VAPOR 
A tabela termodinâmica para a substância água é comumente 
denominada tabela de vapor. É muito utilizada em cálculos de balanço de 
energia,uma vez que vapor de água e água de refrigeração estão presentes em 
quase a totalidade das plantas industriais. 
A tabela de vapor é subdividida em tabela de vapor saturado e tabela de 
vapor superaquecido, e permite a determinação de um conjunto de propriedades 
termodinâmicas a partir de dados conhecidos. Se a água está saturada, na fase 
líquida ou vapor, usa-se a tabela de vapor saturado e é necessário apenas o 
conhecimento de uma propriedade termodinâmica para que todas as demais 
sejam lidas. Se a água está na condição de vapor superaquecido, suas 
propriedades termodinâmicas serão obtidas na tabela de vapor superaquecido a 
partir de pelo menos dois dados iniciais. 
É apresentada a seguir a linha da tabela de vapor referente à temperatura 
de 60oC. 
 
 
9 
T 
(oC) 
P 
(kPa) 
Vl Vv Ul Uv Hl Hv 
60 19,92 1,017 7678,5 251,1 2456,8 251,1 2609,7 
 
Para água líquida saturada nessa temperatura, a tabela fornece o 
seguinte conjunto de dados termodinâmicos: 
Pressão de vapor 19,92 kPa 
Volume específico de líquido saturado 1,017 mL/g 
Energia interna específica de líquido 
saturado 
251,1 kJ/kg 
Entalpia específica de líquido saturado 251,1 kJ/kg 
 
Para vapor de água saturado nessa temperatura, a tabela fornece o 
seguinte conjunto de dados termodinâmicos: 
Pressão de vapor 19,92 kPa 
Volume específico de líquido saturado 7678,5 mL/g 
Energia interna específica de líquido 
saturado 
2456,8 kJ/kg 
Entalpia específica de líquido saturado 2609,7 kJ/kg 
 
Note que a pressão de vapor é a mesma para líquido saturado e vapor 
saturado. Outra forma de definir a condição de saturação é referindo-se a ela 
como um estado em que líquido e vapor coexistem. O volume específico de 
vapor saturado é maior do que o volume específico de líquido saturado, porque 
a evaporação é um processo de expansão. Da mesma forma, as energias são 
maiores na fase vapor, visto que calor é absorvido durante a evaporação. 
 
 
10 
Observe as tabelas de vapor saturado e superaquecido no Anexo 3, 
disponível no material on-line. 
 
TEMA 4 – BALANÇO DE ENERGIA EM REGIME PERMANENTE PARA 
SISTEMAS ABERTOS 
Muitos processos químicos industriais podem ser equacionados em 
termos de energia de maneira bastante simples, visto que, em vários casos, o 
balanço de energia se reduz a um balanço de entalpia, quando as parcelas de 
energia cinética e potencial são desprezíveis e não há trabalho mecânico 
envolvido, e os dados de entalpia podem ser retirados de uma tabela de vapor 
para a substância água, ou calculados como o produto do calor específico pela 
variação de temperatura para outras substâncias. 
A expressão de balanço de energia a partir da aplicação da primeira lei da 
termodinâmica pode ser simplificada: 
𝛥𝐻 + 𝛥𝐸𝑐 + 𝛥𝐸𝑝 = 𝑄 + 𝑊 
𝛥𝐻 = 𝑄 = 𝐶𝑝. 𝛥𝑇 
O calor específico a pressão constante Cp é a quantidade de energia 
necessária para elevar em uma unidade de grau de temperatura uma massa 
unitária de determinada substância química. O calor específico da água líquida 
é igual a 1 cal/goC e o calor específico do ar atmosférico é igual a 0,24 cal/goC. 
Isso significa que a água precisa de 1 cal para elevar a temperatura de uma 
massa unitária em 1oC, enquanto o ar precisa de 0,24 cal para efetuar o mesmo 
aquecimento. Isso explica o fato de o ar atmosférico aquecer mais rapidamente 
em uma manhã de sol, quando comparado com a água do mar, por exemplo. O 
mesmo motivo explica o fato de a água do mar manter sua temperatura por mais 
tempo ao fim da tarde, quando o ar atmosférico já começa a esfriar. 
O calor específico varia com a temperatura. Para pequenas faixas de 
valores de temperatura, pode-se usar um valor médio de calor específico a fim 
de calcular a variação de entalpia. Para variações maiores de temperatura, 
usam-se equações de calor específico como uma série de potências em função 
da temperatura, com constantes numéricas (a, b, c, d) determinadas 
experimentalmente e tabeladas para diversas substâncias. 
 
 
11 
Cp = a + bT + cT2 + dT3 
Além da variação de entalpia em função da mudança de temperatura, em 
processos de aquecimento e resfriamento, existe a variação de entalpia devido 
a mudanças no estado de agregação, sem variação de temperatura. São os 
calores de mudança de estado ou de fase, como o calor de fusão, vaporização, 
condensação, congelamento e sublimação. 
Acompanhe, no Anexo 4, o balanço de energia realizado em uma caldeira 
para produção de vapor, a fim de calcular a carga térmica da caldeira. 
 
TEMA 5 – TERMOQUÍMICA 
A termoquímica é a parte da termodinâmica que estuda a energia 
envolvida nas reações químicas. 
As reações químicas apresentam diferença nos níveis de energia de 
reagentes e produtos. Quando os produtos têm um nível de energia maior que 
os reagentes, é necessário fornecer energia para que a reação aconteça. Esse 
tipo de reação, que absorve calor, é chamado de reação endotérmica. 
Quando os produtos têm um nível de energia menor que os reagentes, é 
necessário retirar energia do meio reacional para que a reação aconteça. Esse 
tipo de reação, que libera calor, é chamado de reação exotérmica. 
Os calores de reação são expressos como variações de entalpia em um 
dado estado, denominado estado de referência. O estado de referência padrão 
mais usual é definido para pressão atmosférica 1 atm e temperatura ambiente 
de 25oC. 
Existem tabelas na literatura que apresentam os valores de calores de 
formação e de combustão para muitas substâncias químicas. 
O calor de formação, por definição, refere-se à reação de formação na 
qual um mol de certa substância química composta é formado a partir dos seus 
elementos químicos constituintes. 
O calor de combustão, por definição, refere-se à reação de combustão na 
qual um mol de certa substância química composta ou elemento puro é 
queimado na presença de oxigênio gerando produtos de combustão. 
 
 
12 
Acompanhe esse assunto mais detalhadamente no Anexo 5. 
SÍNTESE 
A segunda aula de Processos Químicos Industriais resgata conceitos da 
Termodinâmica e mostra como usá-los em balanços de energia. Agora você já 
está familiarizado com a terminologia e diagramas e tabelas usados na análise 
de processos em termos energéticos. Viu ainda como são tratadas as reações 
químicas em termos de demanda de energia, na forma de calor de reação. 
Expanda seus conhecimentos lendo os anexos das rotas de aprendizagem e 
pesquisando o assunto na bibliografia. 
Para refletir um pouco mais sobre o tema ENERGIA, sugiro que assista 
ao episódio do programa Cidades e Soluções da Globonews, o qual mostra dois 
exemplos bem-sucedidos de uso de energia eólica e solar para suprir toda a 
demanda energética de uma montadora de veículos de Sumaré (SP), em uma 
indústria de cosméticos de Alvinópolis (MG) e em uma vinícola de Dom Pedrito 
(RS). 
REFERÊNCIAS 
BRASIL, N. I. Introdução à engenharia química. 3. ed. Rio de Janeiro: 
Interciência, 2013. 
 
FELDER, R. M.; ROUSSEAU, R. W. Princípios elementares dos 
processos químicos. 3. ed. Rio de Janeiro: LTC Livros Técnicos e Científicos 
Editora Ltda., 2005. 
 
SMITH, J. M.; VAN NESS, H. C.; ABBOTT, M. M. Introdução à 
termodinâmica da engenharia química. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC Livros 
Técnicos e Científicos Editora Ltda., 2007. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROCESSOS QUÍMICOS 
INDUSTRIAIS 
AULA 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Profa. Thaís Helena Curi Braga 
 
 
2 
 
CONVERSA INICIAL 
Nos processos industriais, matérias-primas são transformadas e 
separadas em produtos úteis. O Engenheiro de Produção deve conhecer os 
processos e equipamentos usados. Apesar da grande variedade e complexidade 
das plantas modernas, qualquer processo pode ser dividido em uma série de 
etapas chamadas operações unitárias. Estas operações individuais têm 
técnicas comuns e são baseadas nos mesmos princípios científicos. 
Figura 1- fluxogramade produção de vinho tinto. 
 
 
Fonte: aquimicadovinho.xpg.uol.com.br 
 
Na maioria dos processos, sólidos e fluidos devem se mover, calor e 
outras formas de energia devem ser transferidos de uma substância para outra, 
tarefas como secagem, redução de tamanho, destilação e evaporação devem 
ser realizadas. O conceito de operação unitária prevê estudar sistematicamente 
as operações individuais a fim de unificar e simplificar o tratamento dos 
processos como um todo. As figuras 1 e 2 trazem, respectivamente, o fluxograma 
de processo e o diagrama de blocos de uma unidade de produção de vinho. As 
etapas identificadas como desengace, esmagamento, separação, prensagem, 
fermentação, são exemplos de operações unitárias. 
 
 
 
3 
Figura 2- diagrama de blocos da fabricação de vinho. 
 
Fonte: pt.slideshare.com 
 
Os aspectos estritamente químicos do processamento são estudados na 
cinética de reação e cálculo de reatores, mas as operações unitárias estão 
presentes tanto nos processos físicos como nos processos químicos. Por 
exemplo, no processo de regeneração do ácido sulfúrico, os reatores estão 
indicados no fluxograma como fornalha e conversor catalítico. Exceto estes dois, 
todos os outros equipamentos são exemplos de operações unitárias, como 
mistura, aquecimento, resfriamento, precipitação eletrostática, secagem e 
absorção. 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
Figura 3- fluxograma da regeneração do ácido sulfúrico. 
 
Fonte: https://sites.google.com/site/scientiaestpotentiaplus/acido-sulfurico/acido-
sulfurico-producao 
 
A extração industrial do café solúvel lembra muito o processo doméstico 
de preparo do nosso querido “cafezinho”. Os grãos de café, após serem torrados 
e moídos, alimentam um extrator onde o café em pó é percolado por água quente 
para extração dos sólidos solúveis do café. Este extrato segue para um 
evaporador para ser concentrado. O extrato concentrado de café alimenta um 
secador para obtenção do café em pó, como encontrado no supermercado para 
comercialização. No tema 1, falaremos sobre o evaporador e a operação unitária 
evaporação. No tema 2, falaremos sobre o secador e a operação unitária 
secagem. No tema 3, falaremos sobre o extrator e a operação unitária extração. 
 
https://sites.google.com/site/scientiaestpotentiaplus/acido-sulfurico/acido-sulfurico-producao
https://sites.google.com/site/scientiaestpotentiaplus/acido-sulfurico/acido-sulfurico-producao
 
 
5 
TEMA 1 - EVAPORAÇÃO 
O objetivo da evaporação é concentrar uma solução formada por um 
soluto não volátil e um solvente volátil. Na grande maioria das evaporações, o 
solvente é água. Normalmente, na evaporação, o produto de interesse é a 
solução concentrada, e o vapor desprendido durante o processo é condensado 
e descartado ou reaproveitado. Em uma situação específica, contudo, acontece 
o inverso. Água mineral frequentemente é evaporada para fornecer um produto 
livre de sólidos para determinados usos. Este produto é normalmente 
denominado água destilada, mas tecnicamente ela é evaporada. 
 
Um evaporador é essencialmente um trocador de calor acoplado a um 
vaso separador de fases. Há uma superfície de transferência de calor separando 
a solução em ebulição do fluido de aquecimento, normalmente vapor de água 
saturado. Devido às características corrosivas de soluções concentradas, a 
facilidade de limpeza é fator determinante no projeto de evaporadores. Espera-
se que a solução em ebulição seja devidamente misturada a fim de que a solução 
de saída tenha a mesma composição da solução no interior do evaporador. 
Figura 5- evaporador à vácuo em uma usina de açúcar. 
 
 
 
6 
 
Existem muitos tipos de evaporadores: horizontais, verticais de tubos 
curtos ou longos, circulação natural ou forçada, evaporadores tipo filme de fluxo 
descendente e ascendente. Eles estão ilustrados no anexo 1. Para qualquer 
destes tipos, a representação dos evaporadores em um fluxograma de processo 
deverá fornecer apenas as informações sobre correntes de processo e entradas 
e saídas de energia, temperatura e pressão de operação, sem a necessidade de 
que descrevam internamente o equipamento. 
A pressão de vapor de soluções aquosas é menor que a da água pura na 
mesma temperatura. Consequentemente, para uma dada pressão, o ponto de 
ebulição das soluções é mais alto que o da água pura. Este aumento é chamado 
elevação do ponto de ebulição. Ele é pequeno em soluções diluídas e soluções 
de coloides orgânicos, mas pode atingir valores tão altos quanto 80oC em 
soluções concentradas de sais inorgânicos. A Regra de Duhring estabelece que 
o ponto de ebulição de uma solução varia linearmente com o ponto de ebulição 
da água pura na mesma pressão. Essa regra pode ser plotada nos chamados 
Diagramas de Duhring. 
Evaporadores múltiplo efeito 
 O processo de evaporação gera uma corrente de topo de solvente 
evaporado. Em um evaporador de simples efeito, o vapor de topo é condensado 
para ser retirado do sistema, mas ele tem uma condição de temperatura e 
energia que está sendo desperdiçada. Então, por que não aproveitá-lo, 
conectando-se mais um evaporador em sequência, de modo que este evaporado 
seja usado como vapor de aquecimento do próximo efeito? Esta é, de longe, a 
melhor maneira de se otimizar a operação de um evaporador. Pode-se conectar 
dois, três, quatro, múltiplos evaporadores em série, e a solução concentrada que 
sai do primeiro evaporador será a alimentação do próximo e, assim, 
sucessivamente. Para isso, é necessário que a pressão de operação dos efeitos 
diminua do primeiro até o último efeito. Assim, a temperatura de ebulição 
também será decrescente no mesmo sentido de operação. O primeiro efeito é 
sempre aquele que recebe a corrente de vapor de aquecimento fresco 
proveniente de uma caldeira. 
 
 
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 Observe o fluxograma de um evaporador de cinco efeitos. Ele deve 
concentrar uma solução de açúcar inicialmente com 15% em massa de sólidos, 
devendo alcançar 60% na saída do quinto efeito. A linha horizontal inferior, 
indicada por balões vermelhos, representa todas as correntes de entrada e saída 
das soluções de açúcar (correntes ml). As correntes de solvente evaporado 
geradas em cada efeito (correntes mv) atravessam o trocador de calor do 
próximo efeito, representado simplificadamente como uma linha em ziguezague. 
Todas as informações acerca do efeito 1 são simbolizadas pelo uso do índice 1, 
e assim sucessivamente para os efeitos 2, 3, 4 e 5. Note que os valores de 
pressão de operação e temperatura de ebulição são decrescentes do primeiro 
até o quinto efeito. 
Figura 6- evaporador múltiplo efeito. 
 
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=Cw7RM0HG52M 
 
Configuração de escoamento 
 Existem duas configurações de escoamento mais comuns: 
● Escoamento paralelo ou alimentação para frente: a alimentação entra 
no primeiro efeito e segue paralelamente ao fluxo de vapor de 
aquecimento. Existe vácuo no último efeito e de efeito para efeito, então 
o escoamento acontece sem bombeamento. 
https://www.youtube.com/watch?v=Cw7RM0HG52M
 
 
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● Escoamento contracorrente ou para trás: a alimentação entra no último 
efeito e segue contracorrente ao fluxo de vapor de aquecimento. Como 
ela entra no efeito de menor pressão e segue para efeitos sempre de 
pressões mais elevadas, há necessidade de bombeamento, aumentando 
o custo operacional. 
 
No escoamento contracorrente, a solução mais concentrada está no efeito 
de maior temperatura, o que aumenta a eficiência da evaporação, fazendo com 
que o aumento do custo operacional seja compensado pelo consumo menor de 
vapor de aquecimento. 
Acesse o site a seguir para visualizar animações de funcionamento de 
evaporadores: 
http://rpaulsingh.com/animations/evap_falling.html 
 
TEMA 2 - SECAGEM 
No tema 1, vimos que, na concentração de uma solução por ebulição, a 
fase líquida está em contato com vapor de solvente puro.