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UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ - UNIVALI 
 
Curso: Engenharia Química 
Disciplina: Cinética de Reatores Químicos 
Professora: Gizelle I. Almerindo 
 
ESTUDO DIRIGIDO B – M2 
 (ENADE 2011, 2005 e 2014 / LEVENSPIEL, O. Engenharia das Reações Químicas. Cinética 
Química Aplicada. Vol. 1; São Paulo: Blucher, 5 v. ilus., 1994. 211 p. / FOGLER, H.S. 
Cálculo de Reatores. O essencial da Engenharia das Reações Químicas. Rio de Janeiro: 
LTC, 1 ed., 2014. 569 p. / CONCURSOS/ SCHMAL, M. Cinética e Reatores. Aplicação na 
Engenharia Química. Rio de Janeiro: Synergia : COPPE/UFRJ : FAPERJ, 2013. 677p./) 
 
1. ENADE 2011. Espera-se que o engenheiro químico seja capaz de, para um 
determinado processo, escolher entre as várias possíveis configurações de 
reatores, a fim de otimizar a produção de um componente. A simulação é uma 
ferramenta que pode assisti-lo nessa decisão, mas que requer um profundo 
conhecimento dos fenômenos de transferência de quantidade de movimento, 
calor e massa que ocorrem nestes equipamentos. A respeito da modelagem e do 
comportamento de reatores, avalie a seguinte afirmação. 
 
I. Em certas situações, o termo de acúmulo pode ser desprezado no reator tipo 
batelada. 
 
É correta a afirmação acima Por que 
 
2. Deduza a equação do projeto do PFR. 
 
3. DIMENSIONANDO UM PFR. A reação descrita pelos dados anteriores deve ser conduzida 
num PFR. A vazão molar de entrada de A é novamente 0,4 mol/s. 
a) Use uma das fórmulas de integração para determinar o volume necessário para que um 
PFR atinja a conversão de 80%. 
RESPOSTA: 2165 dm3 
b) Sombreie a área da figura que corresponderia ao volume necessário para que um PFR 
atinja a conversão de 80%. 
c) Finalmente, faça um esboço qualitativo da conversão, X, e da velocidade de reação ao 
longo do comprimento do reator. 
 
4. A reação exotérmica (A  B + C) foi conduzida adiabaticamente e os seguintes dados 
foram registrados: 
 
X 0,0 0,2 0,4 0,45 0,5 0,6 0,8 0,9 
-vA 
(mol.dm-
3.min-1 
1,0 1,67 5,0 5,0 5,0 5,0 1,25 0,91 
 
A vazão molar de entrada de A (FAo) é de 300 mol.min
-1. 
a) Quais são os volumes necessários de um CSTR e de um PFR para atingir a conversão de 
40% 
RESPOSTA: VCSTR = 24 dm
3. VPFR = 72 dm
3 
Não estranhem se o gráfico der algo do tipo: 
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b) Em que faixas de conversões os volumes do CSTR e do PFR seriam idênticos Explique. 
c) Qual é a máxima conversão que pode ser alcançada num CSTR de 105 dm3 
RESPOSTA: 0,7 
 
5. Em biorreatores, o crescimento é autocatalítico, no sentido de que quanto maior a 
quantidade de células, maior será a velocidade de crescimento. 
 
 
A velocidade de crescimento celular, vg, e a velocidade de consumo do nutriente, vs, são 
diretamente proporcionais à concentração de células, para um dado conjunto de 
condições. Um gráfico de Levenspiel de (1/-vs), em função da conversão do nutriente Xs 
= (Cso-Cs)/Cso é apresentado abaixo: 
 
 
 
A vazão mássica de alimentação (Fso) do nutriente é 1,0kg.h
-1, com Cso = 0,25 g.dm
-3. 
 
a) Qual o volume do quimiostato (CSTR) necessário para alcançar 40% de conversão do 
substrato 
RESPOSTA: 60 dm3. 
b) Qual o volume para alcançar 80% 
RESPOSTA: 640 dm3. 
c) Compare os valores obtidos na questão a e b. 
d) Que conversão você poderia alcançar com um CSTR de 80 dm3 
RESPOSTA: 55% 
 
6. DIMENSIONANDO UM CSTR. A reação descrita pelos dados da tabela a seguir A  B 
deve ser conduzida em um CSTR. A espécie A entra no reator a uma vazão molar FAo de 
0,4 mol/s, que é a vazão molar usada para construir a tabela abaixo. 
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a) Usando os dados da Tabela ou da Figura, calcule o volume necessário para atingir 80% 
da conversão em um CSTR. 
RESPOSTA: 6400 L 
b)Sombreie a área da figura que daria o volume de um CSTR para alcançar 80% de 
conversão. 
 
7. DIMENSIONAMENTO DE UM CSTR. Para a reação A  B tem-se na Tabela a velocidade 
da reação química em função da conversão. Esta reação deve ser conduzida em um 
CSTR. A espécie A entra no reator a uma vazão molar FAo de 0,5 mol/s, que é a vazão 
molar usada para construir a Tabela abaixo. 
 
X 0,0 0,1 0,2 0,4 0,6 0,7 0,8 
-vA 
(mol/m-
3.s) 
0,5 0,42 0,35 0,24 0,16 0,13 0,10 
a) Calcule o volume necessário para obter uma conversão de 80% em um CSTR. 
RESPOSTA: 4m3 
b) Construa um gráfico (FAo/-vA) em função de X (gráfico de Levenspiel). Sombreie a área da 
Figura que daria o volume necessário de um CSTR para alcançar 80% de conversão. O 
volume obtido corresponde a um reator com que diâmetro caso fosse escolhido uma 
altura de 2 metros 
RESPOSTA: 1,6 m 
 
8. DIMENSIONAMENTO DE UM PFR. A reação descrita pelos dados anteriores deve ser 
conduzida em um PFR. A vazão molar de entrada de A é novamente 0,5 mol/s. 
a)Use uma das fórmulas de integração para determinar o volume necessário para que 
um PFR atinja a conversão de 80%. 
RESPOSTA: 1,88m3