Balanco de Massa

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exercicios de balanço de massa

Text of Balanco de Massa

  • Balano de massa

    O que ?

    Quais seus objetivos?

    Como pode ser til para a rea ambiental?

    Qual sua relao com a contabilidade administrativa de uma empresa?

  • Balano de massa

    SISTEMA

    Vazes de entrada

    Vazes de sada

  • Balano de massa

    (J. Mendo Consultoria)

    O fluxo total de materiais ligados minerao e transformao mineral

    estimado em mais de 1,7 bi de t

    (J. Mendo Consultoria)

  • Balano de massa

    Fluxo global das principais substncias minerais (J. Mendo Consultoria)

    ROM minrio usado somente nas usinas de beneficiamento Estril material acumulado na mina que pode ser aproveitado futuramente

  • Balano de massa

    Inventrio de minrios para indstria de eletro-eletrnicos (J. Mendo Consultoria)

  • Balano de massa

  • Balano de massa

  • Balano de massa

    Auxlio para o levantamento do inventrio de resduos e matrias-primas

    utilizadas

  • Balano de massa

    Conceitos

    Balano de massa equao da conservao de massa Balano por componente balano material de uma dada substncia qumica no sistema

    Condio inicial quantidade de massa ou moles do processo no incio Condio final quantidade de massa ou moles do processo no final Gerao quantidade (em massa ou moles) de uma dada substncia gerada no sistema

    Consumo quantidade (em massa ou moles) consumida no sistema Entrada - ?

    Sada - ?

    Processo em batelada - ?

    Processo em semi-batelada - ?

    Processo contnuo - ?

    Regime de processo permanente - ?

    Regime de processo transiente - ?

    Volume de controle (envoltria) - ? Frao x razo - ?

    Vazo - ?

  • Balano de massa

    Razo em massa Fi = (massa do componente i)/massa do componente base

    Razo em quantidade

    de matria

    Xi = (quantidade de matria do componente i)/quantidade de matria do

    componente base

    Suponha uma mistura composta de 3 componentes a, b e c, com as respectivas

    quantidades de matria: 10, 20 e 50 kmol. Expresse a razo molar de cada

    componente em relao a c

    Qual ser a correspondente frao em quantidade de matria?

  • Balano de massa

    Teores expressos em ppm, ppb e ppt

    Tipo de frao Unidades equivalentea

    ppm ppb ppt

    Massa

    mg/kg m/kg ng/kg

    Volume

    cm3/m3 mm3/m3 mm3/km3

    Quantidade de matria

    mmol/kmol mmol/Mmol nmol/kmol

  • Balano de massa

    Exemplo 1

    Para uma mistura gasosa contendo 68% de CH4, 20,80% de C2H6 e 11,20% de

    C3H8, calcule:

    -A massa molar mdia

    -A massa especfica mdia em kg/m3 (nas CNTP)

    -A composio mssica

    -A vazo molar e a vazo mssica da mistura,se a vazo volumtrica de 1250

    m3/h medida nas CNTP

    Nas CNTP:

    P = 101,325 kPa

    T = 273,15 K

    Vm = 22,71 m3/kmol

  • Balano de massa

    Fluxo de material

    -Volumtrico

    -Mssico

    - Molar

    Fluxo

    Taxa ou vazo por rea transversal

    Fluxo volumtrico

    (m3/s)/m2

    Fluxo mssico

    (kg/s)/m2

    Fluxo molar

    (kmol/s)/m2

  • Balano de massa

    Exerccios

    1. gua escoa a 20C em uma tubulao com vazo volumtrica de 100 m3/h.

    Calcule suas vazes mssica e molar

    Admita que densidade da gua seja de 998 kg/m3

    2. Considerando que a rea transversal da tubulao seja de 0,020 m2,

    determine os fluxos volumtrico, mssico e molar da corrente em questo

    3. Para determinar a carga trmica de um forno rotativo empregado no processo

    de preparo de catalisadores, tem-se:

    Determine as dimenses do coeficiente de transferncia de calor, h. Qual seria

    sua unidade no SI?

  • Balano de massa

    Exemplo 2

    Considere o seguinte processo industrial para concentrao de Fe...

    Determine a vazo do rejeito, seu teor de umidade e a concentrao de Fe

    emitido.

    De acordo com a legislao ambiental vigente no Estado do Rio de Janeiro, verifique se, em termos de

    concentrao, o elfuente estaria em condies de ser lanado no corpo receptor, assumindo que o

    mesmo seja composto de somente gua e Fe.

    Resposta:

    15 t/h

    15% de umidade

    27% de Fe

  • Balano de massa

    Exerccio 4

    Um determinado slido contendo 20,0% em massa de gua necessita ser seco

    para produzir um slido que contenha 4,0% em massa de gua. Calcule a % de

    remoo de gua do slido original. Represente por diagrama de blocos o

    processo

    Exerccio 5

    Para produo de papel de embalagem emprega-se, em um dado estgio, uma

    soluo de celulose com 5,2% em peso de celulose em gua. Quantos kg de

    soluo 1,2% so necessrios para diluir 100,0 kg de soluo 5,2% para 4,2%?

    Exerccio 6

    Para produo de um novo compsito, deseja-se secar 100,0 kg/h de um vegetal

    contendo 85,0% de umidade em um secador, no qual entra ar quente com umidade

    de 0,010 kg de gua / kg ar seco, saindo do secador com umidade de 0,040 kg

    H2O / kg ar seco. A vazo do ar seco 2500,0 kg/h.

    - Determine a produo horria de produto seco

    - A umidade do produto seco

  • Balano de massa

    Exerccio 7

    Para o preparo de uma determinada resina termoplstica a ser empregada para

    fabricao de embalagens para a indstria de lubrificantes, necessrio utilizar

    uma mistura de solventes com a concentrao indicada abaixo. Sabendo que a

    unidade alimentada por uma mistura-padro vinda de outra empresa, calcule o

    que pedido

  • Balano de massa

    Exerccio 8

    Em uma dada unidade de tratamento de osmose reversa, a ser empregada para

    alimentar o sistema de dilvio da rea de armazenamento de particulados de

    uma mineradora, conhecem-se os seguintes dados:

    (1) gua do mar 1000 kg/h (sal = 3,05% em peso)

    (2) Sal = 4% (em peso)

    (3) gua tratada/ sal = 500 ppm

    (5) Reciclo

    (6) Salmoura / sal = 5,20% (em peso)

    Considerar que (4), (5) e (6) tenham a mesma composio mssica

  • Balano de massa

  • Balano de massa

    Esboce a unidade em questo, identificando as correntes de entrada e sada, bem como

    sua composio, nas situaes em que for possvel

  • Balano de massa

    Exerccio 9

    Em um laboratrio de desenvolvimento de materiais polimricos, necessita-se

    de uma soluo metanol-gua. Considere que duas dessas misturas esto

    contidas em recipientes diferentes. A primeira contm 40% de metanol (p/p) e,

    a segunda, 70%. Se 200 g da primeira mistura combinada com 150 g da

    segunda, qual a composio mssica do produto?

    R.: 165 g de gua

  • Balano de massa

    Exerccio 10

    Para avaliar a biodegradabilidade de uma resina termoplstica, procedeu-se a

    um ensaio em laboratrio em que uma cmara contendo o material polimrico

    juntamente com a cultura microrgnica, deveria ser alimentada por trs

    correntes a saber:

    -gua (20 cm3/min)

    - Ar (21% em mol de O2)

    - Oxignio puro, com vazo molar sendo 1/5 da corrente de ar

    A corrente de sada contm 1,5% mol de gua. Esboce o fluxograma de

    processos e determine todas as variveis desconhecidas.

    Elementary Principles of Chemical Process (Richard Felder, 2005)

  • Balano de massa

    Exerccio 11

  • Balano de massa

    Exerccio 12

    Determine as composies e as vazes das correntes 1, 2, 3

    Elementary Principles of Chemical Process (Richard Felder, 2005)

  • Balano de massa

    Exerccio 12

  • Balano de massa

    Exerccio 13

    (Elementary Principles of Chemical Process - Richard Felder, 2005)

  • Balano de massa

    Exerccio 13

    (Elementary Principles of Chemical Process - Richard Felder, 2005)