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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 
INSTITUTO DE TECNOLOGIA 
FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
EQ01059 – MODELAGEM E SIMULACAO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS 
 
 
SISTEMA IDEAL DE REATORES DE TANQUE AGITADO 
 
 
 
 
 
 
 
WAGNER BRAGA FIGUEIREDO - 201307540062 
 
 
 
 
 
Belém, Pará 
2021 
 
 
 
SISTEMA IDEAL DE REATORES DE TANQUE AGITADO 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório apresentado à Faculdade de 
Engenharia Química da Universidade 
Federal do Pará como parte integrante 
das atividades da disciplina Modelagem 
e Simulação de Processos Industriais, 
realizadas do 3º período de 2021. 
Prof. Sil Franciley Dos Santos Quaresma 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Belém, Pará 
2021 
 
Sumário 
 
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................................... 4 
2 METODOLOGIA....................................................................................................................... 5 
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES................................................................................................ 7 
4 CONCLUSÃO ........................................................................................................................... 8 
RERERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................................ 9 
 
4 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
Um tipo de reator usado comumente em processamento industrial é o tanque agitado 
que é chamado reator contínuo de tanque agitado ou CSTR, sendo usado principalmente para 
reações em fase líquida é normalmente operado em estado estacionário e é considerado 
perfeitamente misturado, consequentemente a temperatura, a concentração, a velocidade de 
reação dentro do CSTR não dependem do tempo ou da posição. Ou seja, cada variável é a 
mesma em cada ponto dentro do reator ( FOGLER, 2009). 
Para esse tipo de reator, o tempo de residência da reação pode ser controlado através da 
vazão de componentes no equipamento, sendo este analisado em uma relação com o volume 
total do reator. Os reatores contínuos também têm seus parâmetros de operação melhor 
controlados, e por isso a qualidade do produto oscila menos quando comparado ao feito em 
reatores batelada. Além disso, por operar em regime contínuo, o desperdício e a demanda por 
interferência de um operador são reduzidos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
 
 
2 METODOLOGIA 
 
Realizou-se os balanços a partir das equações 1,2 e 3 do artigo de referência para 
encontrarmos as equações diferenciais e a análise de equações diferenciais foi feita por meio de 
uma linguagem de programação principal e uma secundária utilizando o Software MATLAB. 
Além disso, utilizou-se dados anexos de concentrações, massas molares e densidades não 
contidas no artigo, bem como a rotina ODE45. Assim, seguem as n os códigos: 
Linguagem de rotina principal 
clear all 
close all 
clc 
 
global Mn_S Mn_A Mn_B density_S cinit_S kf_reaction Vr_init_tank1 
Vr_init_tank2 v_inlet cinlet_A1 v_fresh2 cfresh2_A cinlet_S v_outlet1 
v_outlet2 
 
Mn_S=0.018; 
Mn_A=0.032; 
Mn_B=0.032; 
density_S=1000; 
cinit_S=density_S/Mn_S ; 
kf_reaction=(1/600)*60; 
Vr_init_tank1=1; 
Vr_init_tank2=1.5; 
v_inlet=1; 
cinlet_A1=1000; 
v_fresh2= 0.5; 
cfresh2_A =1000; 
cinlet_S =cinit_S ; 
v_outlet1 =0.9; 
v_outlet2 =1; 
 
y0=[Vr_init_tank1;0;0;Vr_init_tank2;0;0]; 
tspan=(0:0.1:120); 
[t,y] = ode45(@func_tanque,tspan,y0); 
 
figure(1) 
 
 plot(t,y(:,1),'-b',t,y(:,4),'-g'),grid on 
 legend('tank 1','tank 2') 
 xlabel('Tempo (min)') 
 ylabel('Volume do reator (m³)') 
 set (gca, 'FontSize',10) 
 set (gca, 'FontName','Times New Roman') 
 set (gca, 'FontWeight','bold') 
 axis([0 120 0 45]) 
 ax = gca; 
 ax.XTick = [0,20,40,60,80,100,120]; 
6 
 
 ax.YTick = [0,5,10,15,20,25,30,35,40,45]; 
 
 figure(2) 
 
 plot(t,y(:,2),'-b',t,y(:,3),'-g',t,y(:,5),'-r',t,y(:,6),'-c'),grid on 
 legend('tank 1','tank 2') 
 xlabel('Tempo (min)') 
 ylabel('Volume do reator (m³)') 
 set (gca, 'FontSize',10) 
 set (gca, 'FontName','Times New Roman') 
 set (gca, 'FontWeight','bold') 
 axis([0 120 0 900]) 
 ax = gca; 
 
Linguagem de rotinas secundárias 
function dydt = func_tanque (t,y) 
 
global Mn_S Mn_A Mn_B density_S kf_reaction v_inlet cinlet_A1 v_fresh2 
cfresh2_A v_outlet1 v_outlet2 
 
Vr1=y(1); 
CA1=y(2); 
CB1=y(3); 
Vr2=y(4); 
CA2=y(5); 
CB2=y(6); 
MS=Mn_S; 
MA=Mn_A; 
MB=Mn_B; 
RA = [-kf_reaction*CA1;-kf_reaction*CA2]; 
RB = [kf_reaction*CA1;kf_reaction*CA2]; 
RS = [0;0]; 
 
ro_S = kf_reaction*density_S*Mn_S; 
dVr1dt = v_inlet - v_outlet1 + Vr1*(RA(1)*MA + RB(1)*MB+RS(1)*MS)/ro_S; 
dCA1dt = 1/Vr1*(v_inlet*cinlet_A1 - v_outlet1*CA1 + RA(1)*Vr1 - 
CA1*dVr1dt); 
dCB1dt = 1/Vr1*(-v_outlet1*CB1 + RB(1)*Vr1 - CB1*dVr1dt); 
 
dVr2dt = (v_outlet1 + v_fresh2)- v_outlet2 + Vr2*(RA(2)*MA + 
RB(2)*MB+RS(2)*MS)/ro_S; 
dCA2dt = 1/Vr2*((v_outlet1*CA1+v_fresh2*cfresh2_A) - v_outlet2*CA2 + 
RA(2)*Vr2 - CA2*dVr2dt); 
dCB2dt = 1/Vr2*(v_outlet1*CB1 - v_outlet2*CB2 + RB(2)*Vr2 - CB2*dVr2dt); 
 
dydt = zeros(6,1); 
dydt(1)=dVr1dt; 
dydt(2)=dCA1dt; 
dydt(3)=dCB1dt; 
dydt(4)=dVr2dt; 
dydt(5)=dCA2dt; 
dydt(6)=dCB2dt; 
 
end 
 
 
 
7 
 
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
Seguem as figuras 1 e 2 que praticamente replicam o resultado obtido no artigo de 
referência, Ideal Stirred Tank Reactor System, com a evidência de acúmulo, ou seja, geração, 
tendo os volumes dos reatores aumentados com o passar do tempo e o reagente sendo 
consumido e o produto sendo formado, pois a concentração de A diminui no tempo e a de B 
aumenta. As curvas são características de um CSTR. 
 
Figura 1. Gráfico Volume do reator vs tempo 
 
Figura 2. Gráfico Concentração vs tempo 
8 
 
4 CONCLUSÃO 
 
Pode-se perceber que a modelagem constrói um conhecimento na indústria otimizando 
o processo de projeção, pois além de observar a crescente do volume pode-se perceber também 
que a condição imposta pelo artigo referência não se faz necessária pois pela construção gráfica 
dos volumes, não haveria como tais se tornassem menores ou iguais a 1% do seu valor inicial 
neste processo estudado e avaliado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
RERERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
FOGLER, H. S. Elementos de engenharias das reações químicas. 4. Ed. Rio de Janeiro: LTC, 
2009;