O documento discute balanços materiais em processos industriais, incluindo equações para diferentes tipos de sistemas e etapas para resolver problemas envolvendo múltiplas unidades. Apresenta um exemplo detalhado de balanço material para recuperação de acetona em um processo com várias unidades conectadas.

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
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
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