Os balanços são ferramentas fundamentais ao engenheiro químico para a compreensão dos sistemas nos quais costuma atuar.

Entre os balanços mais importantes para o engenheiro químico estão os de massa e de energia. Este texto abordará os balanços globais de massa desde a sua concepção até sua aplicação, percorrendo as diversas áreas da Engenharia Química nas quais eles são utilizados.

Em vista do tempo de mudanças curriculares que estamos vivenciando, este livro é uma tentativa de apresentar os balanços globais de massa de uma forma multidisciplinar, dinâmica e contemporânea. O texto tenta percorrer diversas áreas do currículo tradicional de Engenharia Química (controle de processos, simulação de processos, cálculo de reatores, operações unitárias, etc.) sem a apresentação de rótulos, e tenta tornar essa jornada o mais leve, lógica e prazerosa possível.

Este livro pode fazer parte da ementa de um curso de Engenharia Química reformulado e ser utilizado já no primeiro ano do curso. Para tanto, é necessário que haja uma articulação eficiente na transferência dos conhecimentos de cálculo e de programação, os quais são utilizados neste texto.

Aos cursos que desejarem empregar este texto na forma tradicional, sugerimos omitir os capítulos 6, 8 e 9. É aconselhável que o capítulo 7 seja mantido, pois, apesar de tratar de algumas operações unitárias, o foco principal está na apresentação da Regra da Alavanca.

O livro traz 30 exercícios consistentes, resolvidos passo a passo, em níveis inicial, médio e elaborado, e uma lista de 33 exercícios propostos no capítulo 10.

Alguns dos exercícios ao longo do texto são resolvidos com o auxílio do software livre Scilab, o que facilita, e muito, a resolução dos problemas, além de, principalmente, concretizar a iniciação dos futuros engenheiros em programação de engenharia. Todos os códigos são apresentados na íntegra.

No capítulo 10 são propostos alguns exercícios para desenvolvimento em textit{Scilab}, o qual pode ser obtido gratuitamente no site http://www.scilab.org.

Para noções mais aprofundadas sobre a utlização do Scilab sugere-se consulta à obra Scilab aplicado à Engenharia Química (Moreira, 2019).

SUMÁRIO

• Apresentação
• 1 Introdução aos Balanços
• 2 Balanço Global de Massa
• 3 Balanço Global de Massa por Componente
• 3.1 Sistemas de Mistura
• 3.2 Sistemas Reativos
• 4 Variação de Massa, Volume e Nível
• 4.1 Variação de Massa e Volume
• 4.2 Variação de Nível (Área da Seção Transversal Constante)
• 4.2.1 Filosofando sobre Processos em Engenharia
• 4.2.2 Lidando com Funções Não Lineares
• 4.3 Variação de Nível (Área da Seção Transversal Variável)
• 4.3.1 Reservatório Cônico
• 4.3.2 Reservatório Esférico
• 4.3.3 Reservatório Cilíndrico Deitado
• 4.4 Multirreservatórios
• 5 Mistura
• 5.1 Mistura em Batelada
• 5.1.1 Líquidos Miscíveis
• 5.1.2 Líquidos Imiscíveis
• 5.2 Mistura Contínua de Líquidos Miscíveis
• 5.2.1 Partindo da Abordagem Tradicional
• 5.2.2 Partindo da Abordagem Batelada
• 5.2.3 Regime Permanente
• 5.3 Mistura Contínua de Líquidos Imiscíveis
• 5.3.1 Partindo da Abordagem Batelada
• 6 Sistemas Reativos
• 6.1 Reator de Batelada
• 6.2 Reator de Mistura Perfeita — CSTR
• 6.2.1 Regime Transiente
• 6.3 Reator de Escoamento Pistonado — PFR
• 6.3.1 Comparação entre PFR e CSTR
• 7 Balanços de Massa em Regime Permanente
• 7.1 A Regra da Alavanca
• 7.2 Destilação Binária Contínua com Retificação
• 7.3 Peneiramento
• 7.4 Cristalização
• 8 Balanços de Massa e Equilíbrio de Fases
• 8.1 Equilíbrio Líquido-Vapor para uma Substância Pura
• 8.2 Equilíbrio Líquido-Vapor para Mistura Binária
• 8.3 Destilação Flash
• 8.4 Evaporação de Simples Efeito
• 8.5 Extração Sólido-Líquido em Único Estágio
• 8.6 Extração Sólido-Líquido em Múltiplos Estágios
• 8.7 Determinação de Número de Estágios na Extração Sólido-Líquido
• 8.8 Psicrometria
• 8.9 Secador Rotativo
• 9 O Controle de Nível
• 9.1 Funções de Transferência
• 9.2 Controlador Proporcional-Integral
• 9.2.1 Domínio do Tempo
• 9.2.2 Domínio de Laplace
• 10 Exercícios Propostos
• 11 Programas
• 11.1 Código de programação para Resolução de um Problema com 1~Equação Diferencial
• 11.2 Código de programação para Resolução de um Sistema com 2~Equações Diferenciais
• 11.3 Código de programação para Resolução de um Sistema com 4~Equações Diferenciais
• 12 Referências Bibliográficas