Livro - Cinética e Reatores - SCHMAL
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Livro - Cinética e Reatores - SCHMAL


DisciplinaReatores Químicos 151 materiais405 seguidores
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Apresentacao: 
 
O primeiro livro foi escrito no inicio de 1980 -82, quando nao existiam muitos livros textos 
sobre cinetica e reatores. Com base nos cursos de cinética e reatores para graduação escrevi o 
primeiro livro, com uma ementa ainda limitada que foi ampliada nos anos noventa. Surgiram 
novos e ótimos textos que foram inclusive traduzidos já com novos temas, como, cinética de 
polimerização, cinética enzimática e outros, que também foram incorporados nas ementas do 
curso de graduação. Durante todo este período lecionei semestralmente o curso de cinética e 
reatores na Escola de Química e formei o meu segundo livro que aqui apresento, incorporando 
novos temas, e uma grande serie de exercícios aplicados em provas e em exercícios para 
projetos ou exercícios para casa. Evidentemente, grande parte do original foi mantido ou 
ampliado. Mas o que diferencia este texto dos demais é que procuro dar ênfase a cinética, 
explicando os fundamentos da cinética e mostrando como se resolvem os problemas. Começo o 
texto o mais fácil possível e vou aumentando gradativamente em dificuldade, mas ao mesmo 
tempo tento colocar problemas que ilustrem o que quero fundamentar. Na segunda parte, 
apresento o estudo sobre reatores, tentando juntar os conceitos que muitas vezes são repetidos, 
fazendo com que se entenda todos os reatores. Mas procuro focalizar os itens de comparação e 
combinação de reatores e mais adiante estudar os reatores não ideais e heterogêneos, 
envolvendo os reatores de leito fixo, móvel, lama etc., e fazendo uma analise qualitativa e 
quantitativa para entender os diferentes reatores. 
Finalmente, inclui no final dos capítulos de cinética e de reatores, separadamente, uma 
grande serie de exemplos e exercícios propostos. Não pretendo apresentar problemas de 
projetos de reatores industriais, mas exemplificar para estudar o problema e não resolvê-lo 
somente. Estes exemplos foram tirados de vários textos e reformulados para esta finalidade e 
são gerais, não específicos, de modo que os dados dos problemas foram adaptados. No final de 
problemas propostos coloquei alguns que foram dados para final de curso de reatores para os 
alunos, que os resolviam numericamente e se necessário tenho os disponíveis. 
Como disse no inicio acho que embora os livros textos utilizados nos cursos são ótimos, 
todos traduzidos do inglês, o meu livro é próprio e escrito visando o aprendizado do aluno em 
cinética e reatores que é original e por isso há poucas referencias. Algumas deduções são iguais 
a todos os textos e nada há o que mudar, mas a aplicação e a explicação é que faz a diferença 
deste meu livro. 
Alguns capítulos escrevi para os cursos especiais ou eletivos que dou na graduação, como 
por exemplo, cinética e catalise, reatores não ideais e processos cinéticos, catalise heterogênea 
e fundamentos em óxidos e metais na pós-graduacao. Sobre estes últimos estou preparando 
livros, que poderão ajudar ao entendimento de alguns itens aqui desenvolvidos. Mas a maioria 
do texto foi escrito visando o ensino de cinética e reatores para a graduação obrigatória. 
Agradeço particularmente aos alunos Wagner Silva e Fabio Tomiolo pela revisão do texto e 
dos problemas. 
 
Martin Schmal 
 
Rio de Janeiro, Setembro 2009 
 
 
 \u201cCinética e Reatores: Aplicação a Engenharia Química - teoria e exercícios\u201d 
Martin Schmal 
2. Edição \u2013 Editora SYNERGIA -2009 
 
Indice 
 
I- Cinética Pagina 
 
1. Definições e estequiometria 1 
 Variáveis de medida 4 
 Sistemas contínuos 9 
 Pressão total 11 
 Grandezas genéricas 12 
 
2. Equilíbrio químico 17 
3.1. Taxas de reações \u2013 definições 27 
3.2. Velocidade de reação 33 
Equações cinéticas 38 
Volume variável 44 
3.3. Efeito da temperatura 48 
3.4. Teoria das colisoes 55 
3.5. Balanço de massa 65 
3.6. Método integral e diferencial \u2013 simples e complexas 72 
Reações a volume constante 74 
Reações a volume variável 77 
Meia vida 81 
Reações reversíveis 86 
Método diferencial 95 
Reator diferencial 102 
Reações complexas- série,paralela -volume constante 105 
Sistemas contínuos 113 
3.7. Reações não elementares 118 
Modelo cinético e mecanístico 121 
Reações em cadeia 124 
Teoria do estado de transição 125 
Craqueamento térmico 133 
3.8. Reações de polimerização 137 
Adição de radicais 138 
Determinação das constantes 143 
3.9. Reações enzimáticas 148 
Modelo cinético 150 
Determinação dos parâmetros cinéticos 153 
Efeito de inibidores externos 157 
Cinética de ferementacao biológica 161 
3.10. Reações heterogêneas 167 
Fenômenos difusivos internos 171 
Fenômenos de adsorção-desorção 174 
Isotermas de adsorção 180 
Modelos de adsorção-desorção 182 
Reação química heterogênea 188 
Efeito de temperatura e energias 192 
Determinação das constantes 193 
Reações heterogêneas não catalisadas 198 
3.11. Reações em fase liquida 203 
Soluções liquidas 204 
Reações ácido-base 209 
Gabriela
Lápis
Gabriela
Lápis
Gabriela
Lápis
Gabriela
Lápis
Gabriela
Lápis
Gabriela
Lápis
Gabriela
Lápis
Gabriela
Lápis
Gabriela
Caixa de texto
?? 
Gabriela
Lápis
Gabriela
Realce
Gabriela
Realce
3.12. Reações complexas com vários componentes 212 
Reações de decomposição 212 
Reações em paralelo 214 
Reações série-paralelo 218 
3.13 - Exercicios resolvidos de cinética 222 
3.14 \u2013 Exercícios propostos de cinética 245 
 
II- Reatores 
 
4.1. Reatores \u2013 Introdução 252 
Tipos de reatores 256 
4.2. Definições e noções de tempo de residência 257 
Traçadores 258 
4.3. Reatores ideais 267 
Reator batelada 269 
Reator tanque continuo 278 
Tempo de residência médio no CSTR 280 
Reator tubular continuo \u2013 PFR 287 
Influencia dos parâmetros cinéticos 291 
Tempo de residência médio no PFR 292 
4.4. Reatores não isotérmicos ideais 303 
Balanço de energia 306 
Reator adiabático continuos 313 
Reator batelada 314 
Analise dos efeitos térmicos 316 
Exemplos 322 
4.5. Reatores ideais específicos 333 
Reator semi-batelada; 333 
Reator de reciclo; 339 
Reator de leito fixo pseudo-homogeneo; 343 
Reator de membrana 349 
4.6. Comparação de reatores 354 
Comparação de volumes 354 
Produtividade 361 
Rendimento e seletividade 363 
Rendimento global 366 
Casos: reações paralelas 367 
 Reações em série 375 
4.7. Combinação de reatores 380 
Analise qualitativa 383 
Reatores em série 383 
Reatores em paralelo 385 
Analise quantitativa 386 
Taxa de produção-reatores em serie 390 
Rendimento e seletividade 392 
Exemplos 395 
4.8. Difusão intraparticula 416 
Fator de efetividade 421 
Efeitos de difusão intraparticula 426 
4.9. Transferência de massa com difusão 431 
4.10. Desativação 435 
Cinética da desativação 440 
Desativação forçada e regeneração 448 
Desativação de catalisadores de hidrogenação 449 
Regeneração de catalisadores 452 
Calorimetria exploratória diferencial 454 
Gabriela
Lápis
Gabriela
Realce
Oxidação com programação de temperatura 455 
Avaliação catalítica 458 
4.11. Reações em sistemas multifásicos 464 
Exemplos - 471 
5. Reatores não idéias 479 
Distribuição de tempo de residência 483 
Efeitos de mistura 497 
5.4. Análise das equações em reatores não ideais 508 
 Quantidade de movimento 508 
 Balanços de massa e energia 508 
6. Reatores heterogêneos; 520 
Reatores de leito fixo, 525 
Reatores de leito fluidizado 535 
7. Exercícios resolvidos de reatores 546