Cálculos de balanço material são indispensáveis para se compreender problemas de fenômenos de transporte

Cálculos de balanço material são indispensáveis para se compreender problemas de fenômenos de transporte, tanto simples quanto complexos (Yoshi; Orgeda, 2020).

Fonte: YOSHI, H. C. M. H.; ORGEDA, Ro. Fenômenos de Transporte. Maringá: Unicesumar, 2020.

Uma planta química utiliza um misturador contínuo para preparar uma solução de limpeza ácida destinada à sanitização de tubulações. O processo opera em regime permanente e combina duas correntes de entrada para gerar um produto final homogêneo, conforme os dados técnicos a seguir:

- Corrente 1 (Solução Concentrada): vazão mássica de 100 kg/h; concentração de ácido em base mássica de 20%.

- Corrente 2 (Água de Diluição): água pura.

- Corrente 3 (Produto Final): solução de ácido diluído na concentração desejada de 5% em base mássica.

O fluxograma do processo está representado a seguir:

Figura 1 – Diagrama do processo para balanço de massa

Fonte: gerada por Gemini em 26 mar. 2026.

Utilizando os princípios de Balanço Global e Balanço por Componente, realize os seguintes cálculos:

1. a) Determine a vazão mássica de água, em kg/h, que deve ser adicionada para que a solução final atinja a concentração desejada de 5%.

2. b) Se a equipe de manutenção solicitar a produção de um lote total de 2.000 kg dessa solução diluída para uma limpeza de grande escala, quanto tempo (em horas) o misturador levará para completar essa tarefa?

1. c) Mantendo a entrada de 100 kg/h de ácido concentrado e a água em 300 kg/h, qual a concentração de ácido necessária na Corrente 1 para que o produto final saia com concentração final de 10%?