introdução ao balanço material de uma industria.

1. Ministério da Educação
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Balanço Material e Energético de Processos Industriais

2. Sumário
1. Introdução
2. Revisão das equações de Balanço material
3. Balanço material aplicado a um processo industrial.
Ao final dessa aula o você deverá ser capaz de:
- Escrever um conjunto de balanços materiais para um processo industrial
envolvendo mais de uma unidade;
- Resolver problemas envolvendo várias unidades conectadas sequencialmente.
Balanço Material e Energético em Processos Industriais
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Engenharia Química– Campus Apucarana

3. Processo Industrial
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4. Balanço Material e Energético em Processos Industriais
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5. Balanço Material e Energético de Processos Industriais
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Lei da conservação de massas Lei de Lavoisier  Na natureza nada se cria
nada se perde tudo se transforma
Princípio da conservação de energia  a energia total associada a um sistema
e suas vizinhanças não podem ser criadas e nem destruídas

6. Presente em qualquer processo industrial.
• Utilizado para checar dados de processos;
• Aferir rendimentos, taxas de conversão;
• Verificar vazamentos e perdas de materiais;
• Especificar uma ou mais correntes de um processo;
• Analisar a capacidade em projetos e em equipamentos;
• Projetar e especificar uma unidade de processamento.
Balanço Material
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7. Balanço Material
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Entrada + Geração – Saída – Consumo = Acúmulo


























































sistemado
dentro
sistemado
dentro
sistemado
fronteirasdas
através
sistemado
dentro
sistemado
fronteirasdas
através
dt
md
mmmm consumidasgeradae  

Ou

8. Balanço Material
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dt
md
mmmm consumidasgeradae  

- Aberto com reação química em regime permanente;
0 

consumidasgeradae mmmm
- Aberto sem reação química em regime permanente;
0 

se mm
- Aberto com reação química em regime transiente;
- Aberto sem reação química em regime transiente;
dt
md
mm se  


9. Balanço Material
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dt
md
mm consumidagerada  

- Fechado sem reação química;
- Fechado com reação química;
0
dt
md

10. Balanço Material em Processos Industriais
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• O balanço de massa representa uma peça
fundamental do projeto de equipamentos e torna-se
complexo quando tratamos de processos
constituídos por diversos equipamentos interligados.
• Esta complexidade aumenta em sistemas
multifásicos, heterogêneos e com reações químicas.
• É necessária uma sistematização das informações
disponíveis para que seja possível uma solução clara
e objetiva.

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O seguintes passos são recomendados para equacionar um
problema envolvendo operações que envolvam balanço de
massa em um processo industrial:
1. Desenhe um fluxograma para o processo.
2. Quando várias correntes de processo e várias espécies
estão envolvidas no problema, numere as correntes de
processo e relacione as espécies envolvidas, denominando as
por letras ou pelas suas fórmulas químicas.
3.Escreva os valores e unidades de todas as variáveis de
processo conhecidas sobre as linhas de correntes ou
separadamente.

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4. Indique sobre as respectivas correntes de processo ou em
separado, as variáveis desconhecidas serem calculadas com
símbolos algébricos e unidades.
5. Se houver uma mistura de unidades mássicas e molares é
conveniente adotar-se uma ou outra para a realização dos
cálculos transformando-as (conversão de frações mássicas
em molares ou vice-versa).
6. Converta valores de vazão volumétrica em valores
correspondentes de vazão mássica ou molar, pois pode
haver variação de massa específica e devemos lembrar que
os balanços materiais são baseados na “Lei da conservação
das massas”, não dos volumes.

13. Exemplo
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Acetona é usada na fabricação de muitos produtos
químicos e também como solvente. Neste último caso,
muitas restrições são colocadas na liberação do vapor
de acetona para o meio ambiente. Pediram para você
projetar um sistema de recuperação de acetona, tendo
o fluxograma ilustrado na Figura a seguir. Todas as
concentrações de gases e líquidos, ali mostradas, são
especificadas em percentagem em peso. Calcule A, F, W,
B e D por hora, sabendo que G=1400kg/h.

14. Exemplo
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Condensador
Água
(100%)
W
(kg)
Ar (99,5%)
Água (0,5%)
A
(kg)
G=1400
(kg/h)
Água (2%)
Acetona(3%)
Ar (95%)
Coluna de
Absorção
Acetona (19%)
Água
F (kg)
Coluna de
Destilação
Acetona (4%)
Água
Acetona (99%)
Água
D (kg)
B (kg)

15. Balanço Material em Processos Industriais
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• Como exercício de fixação fazer a lista de exercícios
postada no Moodle;
Referências para estudo.
• FELDER, R.M.; Rousseau, R.W. Princípios Elementares
dos Processos Químicos, 3ª ed., Ed. LTC, Rio de Janeiro,
2005.
• HIMMELBLAU,D. M., Engenharia Química. Princípios e
cálculos. Prentice Hall do Brasil. 1982
• GOMIDE, R., Estequiometria Industrial. Edição do autor.
1984