OPII_cap11

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Transferência de Calor em 
Reatores 
Capítulo 11 
08/2018 
2 
Capítulo 11 
11.1. Conceito 
11.2. Equações de Balanço 
11.3. Reator Tanque 
11.4. Reatores Tubular e Leito Recheado 
11.5. Considerações sobre o Projeto 
11.6. Comportamento Termofluidodinâmico 
3 
11.1. Conceito 
 Reatores são equipamentos destinados a 
promover reações químicas, sendo responsáveis 
pela transformação de matéria-prima em produto 
em um processo. Sob este ponto de vista, podem 
ser considerados o “coração” de um processo 
químico. 
4 
11.1. Conceito 
 Os problemas associados ao projeto, 
avaliação e simulação de reatores químicos 
demandam a aplicação simultânea de uma série de 
conhecimentos no campo da engenharia química: 
 - Cinética química 
 - Balanços de massa e energia 
 - Mecânica dos fluidos 
 - Transferência de calor 
 - Transferência de massa 
 - Controle de processos 
5 
11.1. Conceito 
 
 Uma vez que a velocidade de uma reação 
química é diretamente afetada pela temperatura e 
a conversão química entre os reagentes e produtos 
implica na liberação/absorção de energia na forma 
de calor, a avaliação da transferência de calor 
neste tipo de equipamento assume importância 
fundamental, tanto no projeto como na operação. 
6 
11.1. Conceito 
 A transferência de calor em reatores pode 
envolver diferentes meios, e.g., água de 
resfriamento, sal fundido, óleo térmico, água em 
ebulição, etc. 
7 
11.1. Tipos de Reatores 
 Os reatores podem ser classificados de 
acordo com: 
 - Regime de operação 
 Batelada, Semi-batelada e Contínuo 
 - Geometria 
 Tanque, Tubular e Leito recheado 
8 
11.1.1. Regime de operação 
 Reator em batelada: 
A+B 
 
C 
C 
A B 
C 
9 
 Reator semi-batelada: 
A+B
 C 
C 
A B 
A+B
 C 
A B A B 
C 
11.1.1. Regime de operação 
10 
 Reator contínuo: 
A+B 
 
C 
A B 
C 
11.1.1. Regime de operação 
11 
 Reator tanque: 
A+B 
 
C 
A B 
C 
11.1.2. Geometria 
12 
11.1.2. Geometria 
 Reator tubular: 
A 
B 
C A+B C 
13 
11.1.2. Geometria 
 Reator com leito recheado: 
A 
B 
C A+B C 
14 
11.2. Equações de Balanço 
 As equações de balanço de massa e energia 
são fundamentais para a análise dos sistemas 
envolvendo transferência de calor em reatores. 
 Uma vez que a discussão completa sobre o 
assunto é bastante ampla e foge do escopo do 
presente curso, no presente capítulo será 
apresentado apenas uma visão geral sobre o 
assunto, focando nas equações de balanço de 
energia. 
15 
 Batelada: 
Q 
T(t) 
11.2.1. Reator tanque 
16 
Balanço de Energia 
 
E - S + G = Ac 
11.2.1. Reator tanque 
 Batelada: 
17 
Balanço de Energia 
 
Entrada/Saída: 
 
Geração: 
 
Acúmulo: Ac = VCp(dT/dt) 
E - S = Q 
11.2.1. Reator tanque 
 Batelada: 
G = (-HR)iriV 
18 
Comportamento dinâmico 
QVrH
dt
dT
VCp
i
iiR  )(
11.2.1. Reator tanque 
 Batelada: 
19 
 Contínuo: 
Q 
T 
m 
Te 
m 
T 
11.2.1. Reator tanque 
20 
Balanço de Energia 
 
E - S + G = Ac 
11.2.1. Reator tanque 
 Contínuo: 
21 
Balanço de Energia 
 
Entrada/Saída: 
 
Geração: 
 
Acúmulo: Ac = VCp(dT/dt) 
E - S = mCpTe – mCpT + Q 
11.2.1. Reator tanque 
 Contínuo: 
G = (-HR)iriV 
22 
Comportamento dinâmico 
 
 
 
Comportamento em estado estacionário 
QVrHmCpTTmCp
dt
dT
VCp
i
iiRee   )(
 Contínuo: 
11.2.1. Reator tanque 
0)(   QVrHmCpTTmCp
i
iiRee
23 
Balanço de Energia 
 
E - S + G = Ac 
11.2.2. Reator tubular 
 Contínuo: 
24 
Balanço de Energia (diferencial) 
 
Entrada/Saída: 
 
Geração: 
 
Acúmulo: 
G = (-HR)iriAcdz 
Ac = AcdzCp(T/ t) 
E - S = vAcCpT(z)–vAcCpT(z+z)+dzPq 
 Contínuo: 
11.2.2. Reator tubular 
25 
Comportamento dinâmico 
 
 
 
Comportamento em estado estacionário 
)/()( c
i
iiR APqrH
z
T
vCp
t
T
Cp 






 Contínuo: 
11.2.2. Reator tubular 
0)/()(   c
i
iiR APqrH
dz
dT
vCp
26 
Balanço de Energia 
 
E - S + G = Ac 
11.2.3. Reator de leito recheado 
 Contínuo: 
27 
Balanço de Energia (diferencial) 
 
Entrada/Saída: 
 
Geração: 
 
Acúmulo: 
G = (-HR)iriAcdzB 
Ac = AcdzCp(T/ t) 
E - S = vAcCpT(z) –vAcCpT(z+z)+dzPq 
 Contínuo: 
11.2.3. Reator de leito recheado 
28 
Comportamento dinâmico 
 
 
 
Comportamento em estado estacionário 
)/()( cB
i
iiR APqrH
z
T
vCp
t
T
Cp 





 
 Contínuo: 
0)/()(   cB
i
iiR APqrH
dz
dT
vCp 
11.2.3. Reator de leito recheado 
29 
11.3. Reator Tanque 
 A transferência de calor em um reator 
tanque pode envolver várias alternativas: 
 - Camisa (Jacket) 
 - Serpentina (Coil) 
 - Trocador de calor externo (Recirculation loop) 
30 
11.3.1. Camisa 
 Uma camisa convencional corresponde a 
uma estrutura cilíndrica externa ao reator, de 
maneira que a corrente de utilidade escoe na 
região anular formada. 
 Sua construção é simples e pode cobrir toda 
a área externa do reator. 
 O espaço entre a camisa e o reator varia de 
50 mm para reatores menores até 300 mm para 
equipamentos de maior porte. 
31 
11.3.1. Camisa 
Fonte: 
http://www.thermopedia.com/content/1176/?tid=110&sn=24 
http://en.zibochengming.com/product/?type=detail&id=44 
http://www.thermopedia.com/content/1176/?tid=110&sn=24
http://en.zibochengming.com/product/?type=detail&id=44
32 
11.3.1. Camisa 
Fonte: 
http://en.wikipedia.org/wiki/Baffle_(heat_transfer) 
http://oldwww.unibas.it/automatica/research.html 
http://en.wikipedia.org/wiki/Baffle_(heat_transfer)
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
33 
11.3.1. Camisa 
Fonte: 
http://www.gowelding.com/pv/jacket.html 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
34 
11.3.1. Camisa 
Fonte: 
https://controls.engin.umich.edu/wiki/index.php/PIDStandardStructure 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
35 
11.3.1. Camisa 
 Em geral, no interior das camisas são 
instaladas chicanas de forma a aumentar a 
velocidade de escoamento, promovendo assim um 
maior coeficiente de transferência de calor. 
Fonte: 
http://www.thermopedia.com/content/547/?tid=110&sn=5 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
36 
11.3.1. Camisa 
 Uma outra opção de camisa é chamada de 
camisa de meia serpentina ou serpentina meia 
cana (half-pipe jacket). 
 Nesta alternativa, uma estrutura tubular 
seccionada é instalada externamente à superfície 
do reator, percorrendo o equipamento em um 
padrão espiralado. 
 Esta alternativa pode ser particularmente 
vantajosa no caso de utilidades com maior pressão, 
porém pode apresentar restrições mecânicas. 
37 
11.3.1. Camisa 
Fonte: 
http://www.thermopedia.com/content/547/?tid=110&sn=5 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
38 
11.3.1. Camisa 
Fonte: 
http://ampreva.technosoft.com/projects 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
39 
11.3.1. Camisa 
Fonte: 
http://wasinc.com/jacketed-vessels.php 
http://www.westmetalworks.com/custom-fabrication-products 
http://wasinc.com/jacketed-vessels.php
http://wasinc.com/jacketed-vessels.php
http://wasinc.com/jacketed-vessels.php
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
40 
11.3.1. Camisa 
Fonte: 
http://farfly.en.alibaba.com/product/1388072191-
200280740/adhesive_mixing_reactor_chemical_reactor_storage_reactor.html 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
41 
11.3.1. Camisa 
 Vantagens: 
 - Diante de misturas reacionais agressivas, a 
superfície exposta é limitada à parede do reator 
 - O risco de contato da utilidade com a 
massa reacional é menor 
 - A utilização de uma camisa facilita a 
limpeza do interior do reator, aspecto 
particularmente importante no caso de produtos 
sensíveisà contaminação (e.g. produtos 
farmacêuticos). 
42 
11.3.1. Camisa 
 Coeficiente global de transferência de calor: 
 
 Valores típicos (reatores de aço): 
 Camisa convencional 
 - Aquecimento: 400 a 900 W/m2K 
 - Resfriamento: 150 a 600 W/m2K 
 Camisa meia cana 
 - Aquecimento: 600 a 1100 W/m2K 
 - Resfriamento: 200 a 700 W/m2K 
43 
11.3.1. Camisa 
 Recomendações para o projeto: 
 
 - Bocais: No projeto de uma camisa, deve-se 
prever a presença de bocais para vent, evitando-se 
eventuais retenção de ar, o que pode prejudicar a 
operação do sistema. 
 
 - Velocidades recomendadas (líquidos): (i) 
Camisa convencional: 1,0 a 1,5 m/s, (ii) Camisa 
meia cana: > 2,3 m/s 
44 
11.3.2. Serpentina 
 A transferência de calor em reatores 
utilizando serpentinas corresponde à inserção de 
tubos em espiral no interior do equipamento. 
45 
11.3.2. Serpentina 
Fonte: 
http://www.thermopedia.com/content/1176/?tid=110&sn=24 
http://www.postmixing.com/mixing%20forum/nomenclature/side_view.htm 
http://www.tr.ind.br/site/?link=produtosDetalhes&idprod=10&id=10 
http://www.postmixing.com/mixing forum/nomenclature/side_view.htm
http://www.postmixing.com/mixing forum/nomenclature/side_view.htm
http://www.postmixing.com/mixing forum/nomenclature/side_view.htm
http://www.tr.ind.br/site/?link=produtosDetalhes&idprod=10&id=10
46 
11.3.2. Serpentina 
Fonte: 
http://www.nastitanio.com.br/serpentinas.php 
http://www.caldinox.com.br/equipamento.htm 
http://www.nastitanio.com.br/serpentinas.php
http://www.caldinox.com.br/equipamento.htm
47 
11.3.2. Serpentina 
Fonte: 
http://sp.quebarato.com.br/sao-bernardo-do-campo/ 
http://dir.indiamart.com/ahmedabad/limpet-coil-reactor.html 
http://sp.quebarato.com.br/sao-bernardo-do-campo/
http://sp.quebarato.com.br/sao-bernardo-do-campo/
http://sp.quebarato.com.br/sao-bernardo-do-campo/
http://sp.quebarato.com.br/sao-bernardo-do-campo/
http://sp.quebarato.com.br/sao-bernardo-do-campo/
http://sp.quebarato.com.br/sao-bernardo-do-campo/
http://sp.quebarato.com.br/sao-bernardo-do-campo/
http://dir.indiamart.com/ahmedabad/limpet-coil-reactor.html
http://dir.indiamart.com/ahmedabad/limpet-coil-reactor.html
http://dir.indiamart.com/ahmedabad/limpet-coil-reactor.html
http://dir.indiamart.com/ahmedabad/limpet-coil-reactor.html
http://dir.indiamart.com/ahmedabad/limpet-coil-reactor.html
48 
 Vantagens: 
 - Alcançam maiores valores de coeficiente de 
convecção 
 - Demandam menor espessura de parede no 
caso de utilidades pressurizadas 
 - Propiciam uma maior área de transferência 
de calor 
11.3.2. Serpentina 
49 
 Coeficiente global de transferência de calor: 
 
 Valores típicos: 
 - Aquecimento: 600 a 1500 W/m2K 
 - Resfriamento: 250 a 800 W/m2K 
11.3.2. Serpentina 
50 
 Recomendações para o projeto: 
 
 - Velocidades recomendadas (líquidos): > 1,5 m/s 
 
 - Valores típicos: Diâmetro = 1/30 do diâmetro 
do vaso , Razão de passo = 2. 
11.3.2. Serpentina 
51 
11.3.3. Trocador de calor externo 
 Em situações onde a área disponibilizada por 
uma camisa ou serpentina não é capaz de 
promover a transferência de calor na magnitude 
desejada, pode-se utilizar um trocador externo ao 
reator. 
52 
11.3.3. Trocador de calor externo 
53 
11.3.3. Trocador de calor externo 
Fonte: 
https://www.calgavin.com/heat-exchanger-solutions-2/8911/heat-exchangers-
batch-reactors 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
54 
11.3.3. Trocador de calor externo 
 Se o meio reacional for formado por um 
solvente de baixo ponto de ebulição ou se um dos 
reagentes for volátil, pode-se remover o calor 
oriundo da reação permitindo a vaporização 
contínua de parte do meio reacional. 
 Os vapores formados são condensados 
através de um trocador acoplado ao reator, sendo 
continuamente retornados ao equipamento. 
55 
11.3.4. Observações 
 Tanques e vasos: 
 
 É importante observar que as discussões 
apresentadas neste capítulo também podem ser 
aplicadas para transferência de calor envolvendo 
tanques e vasos de uma forma geral (e.g. tanques 
de mistura, armazenamento, etc.). 
56 
11.3.4. Observações 
 Utilidades: 
 No interior de camisas e serpentinas é 
possível utilizar água de resfriamento, óleo 
térmico, vapor saturado, água quente, etc. 
 Em certas aplicações, pode ocorrer inclusive 
a utilização de duas utilidades diferentes. Por 
exemplo, utilização de vapor saturado para 
alcançar a temperatura de reação, seguida do 
alinhamento de água de resfriamento para manter 
a temperatura controlada. 
57 
11.4. Reatores Tubular e Leito Recheado 
 A transferência de calor em reatores tubulares 
e de leito recheado emprega diferentes técnicas, 
como por exemplo: 
 - Reator adiabático 
 - Reator tipo quench 
 - Reator com geração de vapor (steam raising) 
 - Reator do tipo tube cooled 
 
58 
11.4.1. Reator adiabático 
 Em um reator adiabático não há a 
remoção/introdução de calor, desta forma, a 
variação de entalpia entre os produtos e reagentes 
terá um impacto direto na evolução da 
temperatura e/ou estado físico do meio reacional. 
59 
11.4.1. Reator adiabático 
Fonte: 
http://search.asee.org 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
60 
11.4.1. Reator adiabático 
61 
11.4.1. Reator adiabático 
 Reatores com leitos adiabáticos podem ser 
utilizados em série, onde é possível alterar a 
temperatura da corrente reacional entre cada 
reator e o reator subsequente. 
62 
11.4.1. Reator adiabático 
Fonte: 
Ornelas, D. L., Modelagem, simulação e otimização operacional de 
unidades de síntese de metanol 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
63 
 Um reator tipo quench é formado por uma 
serie de leitos adiabáticos em sequência, onde a 
variação da temperatura do meio reacional é 
contida pela injeção de carga entre os leitos. 
11.4.2. Reator tipo quench 
64 
11.4.2. Reator tipo quench 
Fonte: 
http://what-when-how.com/wp-content/uploads/2011/06 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
65 
11.4.2. Reator tipo quench 
Fonte: 
http://www.woodgroup.com/SiteCollectionDocuments/news-tech-
articles/2009-03_CleanDieselHydroPTQ_Mustang.pdf 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
66 
11.4.2. Reator tipo quench 
Fonte: 
http://www.thyssenkrupp-industrial-solutions.com 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
67 
11.4.2. Reator tipo quench 
Fonte: 
Ornelas, D. L., Modelagem, simulação e otimização operacional de 
unidades de síntese de metanol 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
68 
11.4.3. Reator com geração de vapor 
 O calor liberado em uma reação pode ser 
retirado do meio reacional através da sua 
transferência para água saturada, ocasionado 
assim a sua vaporização. 
 O vapor formado pode ser utilizado em 
serviços de aquecimento de outras correntes de 
processo, contribuindo assim para reduzir o 
consumo de utilidades na planta. 
69 
11.4.3. Reator com geração de vapor 
 A circulação de água no reator pode ser feita 
através de uma bomba ou termossifão e deve 
atender às restrições associadas a vaporizadores 
em geral.70 
11.4.3. Reator com geração de vapor 
Fonte: 
http://www.thyssenkrupp-industrial-solutions.com 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
71 
11.4.3. Reator com geração de vapor 
Fonte: 
http://www.wlv.com/wp-content/uploads/2014/06/databook/ch5_2.pdf 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
72 
11.4.3. Reator com geração de vapor 
Fonte: 
http://www.dgmk.de/petrochemistry/abstracts_content14/Wurzel.pdf 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
73 
11.4.3. Reator com geração de vapor 
Fonte: 
http://www.dgmk.de/petrochemistry/abstracts_content14/Wurzel.pdf 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
74 
11.4.3. Reator com geração de vapor 
Fonte: 
https://www.lcec.com/objects/catalog/plant/image/90_IMG3.jpg 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
75 
11.4.3. Reator com geração de vapor 
Fonte: 
http://www.dgmk.de/petrochemistry/abstracts_content14/Wurzel.pdf 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
76 
11.4.3. Reator com geração de vapor 
 Outros fluidos de resfriamento também 
podem ser utilizados para remover o calor liberado 
em reatores químicos. 
77 
11.4.3. Reator com geração de vapor 
Fonte: 
http://www.psenterprise.com/_assets/data/lg_chem_terephthaldehyde_reac
tor_optimisation.pdf 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
78 
11.4.3. Reator com geração de vapor 
79 
11.4.4. Reator do tipo tube cooled 
 Neste tipo de reator, o meio reacional é 
resfriado através de um contato térmico 
contracorrente com a corrente de alimentação. 
80 
11.4.4. Reator do tipo tube cooled 
Fonte: 
http://www.davyprotech.com/pdfs/Methanol.pdf 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
81 
11.4.4. Reator do tipo tube cooled 
Fonte: 
Ornelas, D. L., Modelagem, simulação e otimização operacional de 
unidades de síntese de metanol 
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
http://www.alfalaval.com/
82 
11.5. Considerações sobre o Projeto 
 Reatores adiabáticos: 
 
 Uma vez que a instalação de dispositivos de 
troca térmica encarecem o reator, deve-se verificar 
a viabilidade do emprego de um reator adiabático. 
 Se o calor de reação for pequeno, a variação 
de temperatura associada não será significativa, 
eliminando-se assim a necessidade de estruturas 
destinadas ao resfriamento/aquecimento. 
83 
11.5. Considerações sobre o Projeto 
 Reatores adiabáticos: 
 
 A adição de um diluente aumenta a 
capacidade térmica do sistema, limitando o 
aumento de temperatura, o que pode viabilizar a 
utilização de um reator adiabático. 
84 
11.5. Considerações sobre o Projeto 
 Emprego da corrente de alimentação: 
 
 
 As correntes de alimentação do reator 
podem ser utilizadas para garantir a temperatura 
adequada para a reação (e.g. reatores quench e 
tube cooled). 
85 
11.5. Considerações sobre o Projeto 
 Redução da carga térmica: 
 
 Visando reduzir o custo do reator, deve-se 
buscar reduzir a carga térmica. Desta forma, as 
correntes de alimentação devem estar a uma 
temperatura próxima à reação, evitando-se assim 
aumentar a magnitude do serviço térmico no 
interior do reator (com exceção no caso da 
alimentação estar sendo utilizada para controlar a 
temperatura). 
86 
11.5. Considerações sobre o Projeto 
 Sistemas externos: 
 
 Se a superfície de troca térmica demandada 
pela reação for elevada, poderá ser inviável a sua 
acomodação no interior do reator. 
 Neste caso, o serviço de troca térmica deverá 
ser executado externamente ao equipamento. 
87 
11.5. Considerações sobre o Projeto 
 Segurança: 
 O projeto do sistema de troca térmica deve 
atentar para as questões associadas à segurança de 
processo: 
 - Se houver uma interrupção na alimentação 
de utilidade, como o sistema de segurança irá 
atuar para evitar o disparo da reação? 
 - Se a corrente de utilidade vazar para o 
interior da massa reacional, podem ocorrer reações 
perigosas? 
 - etc. 
88 
11.6. Comportamento Termofluidodinâmico 
 Camisas 
 
 Serpentinas 
89 
 Coeficiente de convecção no interior do reator: 
 
 As correlações para o cálculo do coeficiente 
de convecção entre o interior do tanque e a sua 
superfície interna possuem a seguinte forma: 
 cw
baCNu  /PrRe
11.6. Comportamento Termofluidodinâmico 
90 
11.6.1. Reator tipo tanque encamisado 
 Sistema: 
D 
91 
11.6.1. Reator tipo tanque encamisado 
 Tipos de impelidores: 
Fonte: 
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm 
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
92 
 Coeficiente de convecção no interior do reator: 
 Nas correlações apresentadas neste capítulo, o 
comprimento característico associado aos grupos 
adimensionais corresponde ao diâmetro do impelidor: 
 
 
onde N é o número de rotações por segundo do 
impelidor. 

2
Re
ND
k
hD
Nu 
11.6.1. Reator tipo tanque encamisado 
93 
 Coeficiente de convecção no interior do reator: 
Sistema: Agitador com pás radiais planas (flat 
blade paddle) 
Fonte: 
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm 
http://www.octo-medical.com/Agitator.htm#2 
11.6.1. Reator tipo tanque encamisado 
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.octo-medical.com/Agitator.htm
http://www.octo-medical.com/Agitator.htm
http://www.octo-medical.com/Agitator.htm
94 
 Coeficiente de convecção no interior do reator: 
Parâmetros: 
 Validade: Tanques com ou sem chicanas 
 Re < 4000 
14,0
33,0
67,0
36,0




c
b
a
C
11.6.1. Reator tipo tanque encamisado 
95 
 Coeficiente de convecção no interior do reator: 
Sistema: Agitador com turbina aberta (flat blade 
disc turbine ou Rushton turbine) 
Fonte: 
http://www.postmixing.com/mixing%20forum/impellers/rt.htm 
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm 
11.6.1. Reator tipo tanque encamisado 
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
96 
 Coeficiente de convecção no interior do reator: 
Parâmetros: 
 Validade: Tanques com ou sem chicanas 
 Re < 400 
14,0
33,0
67,0
54,0




c
b
a
C
11.6.1. Reator tipo tanque encamisado 
97 
 Coeficiente de convecção no interior do reator: 
Parâmetros: 
 Validade: Tanques com chicanas 
 Re > 400 
14,0
33,0
67,0
74,0




c
b
a
C
11.6.1. Reator tipo tanque encamisado 
98 
 Coeficiente de convecção no interior do reator: 
Sistema: Agitador com hélice naval (marine 
propeller) 
Fonte: 
http://www.equipmenttraders.com.au/new-equipment 
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm 
11.6.1. Reator tipo tanque encamisado 
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
99 
 Coeficiente de convecção no interior do reator: 
Parâmetros: 
 Validade: Hélice naval com três lâminas 
 Re > 5000 
14,0
33,0
67,0
64,0




c
b
a
C
11.6.1. Reator tipo tanque encamisado 
100 
 Coeficiente de convecção no interior da 
camisa: 
 Para adeterminação do coeficiente de 
convecção no interior da camisa, é possível utilizar 
o conceito do diâmetro hidráulico em relação ao 
padrão de escoamento observado. Entretanto, 
segundo alguns autores, esta abordagem gera um 
resultado superestimado para o coeficiente de 
convecção, devendo-se desta forma observar a 
margem de segurança a ser adotada no projeto. 
11.6.1. Reator tipo tanque encamisado 
101 
 Sistema: 
Dserp 
D 
11.6.2. Reator tanque com serpentina 
102 
11.6.2. Reator tanque com serpentina 
 Tipos de impelidores: 
Fonte: 
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm 
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
103 
 Coeficiente de convecção no interior do reator: 
Sistema: Agitador com pás radiais planas (flat 
blade paddle) 
Fonte: 
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm 
http://www.octo-medical.com/Agitator.htm#2 
11.6.2. Reator tanque com serpentina 
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.octo-medical.com/Agitator.htm
http://www.octo-medical.com/Agitator.htm
http://www.octo-medical.com/Agitator.htm
104 
 Coeficiente de convecção no interior do reator: 
Parâmetros: 
 Validade: Tanques com chicanas 
14,0
33,0
62,0
87,0




c
b
a
C
11.6.2. Reator tanque com serpentina 
105 
 Coeficiente de convecção no interior do reator: 
Sistema: Agitador com turbina aberta (flat blade 
disc turbine ou Rushton turbine) 
Fonte: 
http://www.postmixing.com/mixing%20forum/impellers/rt.htm 
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm 
11.6.2. Reator tanque com serpentina 
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
106 
 Coeficiente de convecção no interior do reator: 
Parâmetros: 
 Validade: Tanques com ou sem chicanas 
 2000 < Re < 700 000 
14,0
33,0
62,0
10,0




c
b
a
C
11.6.2. Reator tanque com serpentina 
107 
 Coeficiente de convecção no interior da 
serpentina: 
 
 A curvatura dos tubos da serpentina 
favorece a turbulência, promovendo um aumento 
do coeficiente de convecção em relação aos 
resultados relativos a um tubo reto. 
11.6.2. Reator tanque com serpentina 
108 
 Coeficiente de convecção no interior da 
serpentina: 
 
 Com este objetivo, é possível estimar os 
valores do coeficiente de convecção em uma 
serpentina, multiplicando os resultados relativos a 
um tubo reto por: 









serp
it
D
D ,
5,31
11.6.2. Reator tanque com serpentina 
109 
11.6.3. Observações 
Fonte: 
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm 
 Seleção de impelidores: 
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm
http://www.mmc-equipamentos.com.br/folderAgitadores.htm