O documento apresenta definições importantes de sistemas termodinâmicos, variáveis de processos e balanço de massa. Inclui definições de sistema, volume de controle, processos em estado estacionário e não estacionário, propriedades extensivas e intensivas, vazões, frações molar e mássica, equação geral de balanço de massa e exemplos de cálculos para múltiplas unidades e processos com by-pass, purga e reciclo.

1. Profª Djolse Nascimento Dantas
djolsedantas@hotmail.com
Conceitos Básicos de Cálculo de
Processos para Termodinâmica

2. Definições Importantes
 SISTEMA TERMODINÂMICO
 SISTEMA ABERTO
 SISTEMA FECHADO
 SISTEMA ISOLADO

3. Definições Importantes
 Sistema: é a parte do universo na qual estamos
interessados.
 Vizinhança: parte do universo que envolve o
sistema.
 Fronteira: Linha real ou imaginária que delimita o
sistema e a vizinhança.

4. Definições Importantes
 Volume de Controle (VC) e Superfície de
Controle (SC):
 VC  Volume no espaço do qual ou para o qual o fluido pode
escoar.
Ex: Equipamentos que apresentam escoamento: Bomba, turbina,
um compressor de ar, etc.
Superfície de
Controle

5. Definições Importantes
 PROCESSO EM ESTADO ESTACIONÁRIO
(Regime Permanente)
As propriedades de interesse não variam com o
tempo, portanto não há acumulo no sistema.
 PROCESSO EM ESTADO NÃO ESTACIONÁRIO
(Regime Transiente)
As propriedades de interesse variam com o tempo,
portanto há acúmulo no sistema.

6. Definições Importantes
 PROCESSOS:
 BATELADA: Não há entrada nem saída de
matéria enquanto ocorre o processo.
 CONTÍNUO: Há alimentação e saída de matéria
durante o processo.
 SEMI-CONTÍNUO: Só há alimentação ou só possui
saída de matéria durante o processo. (Ex:
Batelada alimentada)

7. Definições Importantes
 VARIÁVEIS DE PROCESSOS:
 PROPRIEDADES:
 Extensivas
 Intensivas
 MEDIDAS DE QUANTIDADE:
• Massa (kg)
• Quantidade de matéria (mol)
• Volume (m³)

8. Definições Importantes
 VAZÕES:
• Mássica (kg/s)
• Molar (mol/s)
• Volumétrica (m³/s)

9.  FRAÇÃO MOLAR E FRAÇÃO MÁSSICA
 Conversão de fração mássica em fração molar e
vice-versa.
Exemplos:
1. Suponha que o Gás Liquefeito de Petróleo contenha
a composição de 40% de propano (C3H8) e 60% de
butano (C4H10) em base molar. Obtenha a fração
mássica destes componentes.
2. Uma solução aquosa contém 25% de glicose
(C6H12O6) e 30% de sacarose (C12H22O11) em massa,
qual a composição molar desta solução?

10. Balanço de Massa
 EQUAÇÃO GERAL DE BALANÇO
CUMULAREAGE - AENTRASAI 
Unidade de Processo
)/( skgme
 )/( skgms

dt
dm
Rmm es  

11. Balanço de Massa
(Regime Permanente)
 Para uma unidade:
Suponha uma mistura de 3 correntes, uma corrente de ar (21%
em O2) e79% em N2 em base molar) à vazão de 100 mols/h, uma
de CO2 a 30°C e 1 atm à vazão de 60L/min e uma corrente de N2
à vazão de 1,4kg/h. Obtenha a composição molar da corrente
resultante.
Misturador de
gases
1
2
3
4

12.  Com Múltiplas Unidades
1
2
3
4
5
6
7
3m
3,Bx
3,Ax
5,Bx
5,Ax
5m
7,Bx
7,Ax
7m
VC 1
Balanço de Massa
(Regime Permanente)

13.  Com Múltiplas Unidades
1
2
3
4
5
6
7
VC 2
VC 3
VC 4
3,Ax
3,Bx
3m
5m
5,Ax
5,Bx
7m
7,Ax
7,Bx
Balanço de Massa
(Regime Permanente)

14. EXERCÍCIO
Uma unidade de separação, composta de dois estágios, é
utilizada para separar uma mistura contendo benzeno, tolueno e
xileno (vide figura). Dado que a corrente de entrada é 1000 lbm/h,
calcule o valor da corrente 3 ( ) e as composições mássicas
do Xileno, Benzeno e Tolueno nessa corrente.
3m

15. BY-PASS / PURGA / RECICLO
 BY-PASS
Operação na qual se desvia parte da alimentação de uma
unidade, sendo que esta corrente de desvio(by-pass) se
une a outra corrente mais à frente do processo;

16. BY-PASS / PURGA / RECICLO
 RECICLO
 Envolve o retorno de todo material ou parte dele para ser
novamente processado

17. BY-PASS / PURGA / RECICLO
 PURGA
 Corrente descartada do processo para evitar o acúmulo de algum
composto inerte ou indesejado alimentado no processo,
removendo-o do mesmo.
 Normalmente a purga é desviada da corrente de reciclo.