DISTRIBUIÇÃO DE TEMPO DE RESIDÊNCIA REATOR TUBULAR

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CENTRO UNIVERSITÁRIO FEI 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 
Aline Arthuso 11.216.286-2 
Ana Beatriz de Souza Lopes 11.115.931-5 
Barbara Silva Tezoto 11.115.381-3 
Beatriz Borges 11.116.067-7 
Vinicius Pinto 11.114.795-95 
 
 
 
 
 
DISTRIBUIÇÃO DE TEMPO DE RESIDÊNCIA – REATOR TUBULAR 
 
 
 
 
 
 
Professor: Mauro Renault Menezes 
Disciplina: Laboratório de Engenharia Química III 
 
 
 
 
 
 
 
São Bernardo do Campo 
2020 
1. OBJETIVO 
 O experimento tem como objeto de estudo o comportamento do escoamento não ideal, fazendo, para 
isso, o levantamento experimental da distribuição de tempos de residência (DTR) em um reator tubular. 
 
2. METODOLOGIA 
Inicialmente foram medidas as condutividades da solução de concentração conhecida e da água, a 
fim de construir uma curva de calibração da solução. Em seguida, ajustou-se a vazão de água destilada 
para 55% da vazão máxima da bomba. Foi verificado que a condutividade na saída do reator estava 
baixa e constante e mediu-se, então, a vazão de saída. Após, injetou-se o traçador, 4 mL de uma solução 
aquosa 0,1 M de NaOH e foi observado o pulso se espalhando à medida que este escoava pelo reator. 
Por fim, anotou-se os diferentes valores de condutividade ao longo do tempo. Isso possibilitou 
determinar a relação entre a condutividade e a concentração molar. 
 
3. MATERIAIS UTILIZADOS 
• Reator tubular 
• Condutivímetro 
• Cubeta 
• Béquer 
• Bomba 
• Seringa (injeção do traçador) 
• Proveta 
• Cronômetro 
 
4. CÁLCULOS E RESULTADOS 
 Em um primeiro instante construiu-se a curva de calibração para o NaOH utilizando como 
parâmetros a condutividade da água e a condutividade da solução de NaOH 0,1M: 
Tabela 1: Dados para obter curva de calibração. 
Concentração 
mol/L 
Condutividade 
S/cm 
0 0 
0,1 0,0207 
 
 
 Gráfico 1: Curva de calibração. 
 
 Posteriormente realizou-se o experimento descrito na metodologia e levantou-se os 
seguintes dados experimentais: 
 
Tabela 2: Dados experimentais. 
Tempo 
s 
Condutividade 
µS/cm 
Concentração 
mol/L 
0 1,54 0,0000319 
60 1,72 0,0000356 
120 1,81 0,0000375 
180 1,77 0,0000366 
240 4,08 0,0000845 
250 2,70 0,0000559 
255 568,00 0,01176 
260 915,00 0,01894 
265 1129,00 0,02337 
270 1241,00 0,02569 
275 1222,00 0,02530 
280 935,00 0,01935 
285 779,00 0,01613 
295 622,00 0,01288 
300 466,00 0,00965 
305 353,00 0,00731 
310 270,00 0,00559 
320 150,20 0,00311 
330 112,00 0,00232 
335 92,10 0,00191 
340 77,30 0,00160 
345 64,70 0,00134 
350 59,60 0,00123 
355 59,60 0,00123 
360 52,70 0,00109 
365 48,50 0,00100 
370 45,60 0,00094 
375 42,80 0,00089 
y = 0,207x
0
0,005
0,01
0,015
0,02
0,025
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12
C
o
n
d
u
ti
vi
d
a
d
e
 
(S
/c
m
)
Concentração (mol/L)
Curva de Calibração - Solução NaOH 0,1M
Tempo 
s 
Condutividade 
µS/cm 
Concentração 
mol/L 
380 41,10 0,00085 
385 39,40 0,00082 
390 37,50 0,00078 
395 37,50 0,00078 
400 36,20 0,00075 
405 34,90 0,00072 
410 33,80 0,00070 
415 33,10 0,00069 
420 32,50 0,00067 
425 32,10 0,00066 
430 31,80 0,00066 
435 31,5 0,00065 
440 31,2 0,00065 
445 30,5 0,00063 
450 30,6 0,00063 
455 30,2 0,00063 
460 29,7 0,00061 
465 28,9 0,00060 
470 28,5 0,00059 
475 27,1 0,00056 
480 24,6 0,00051 
485 21,7 0,00045 
490 19,66 0,00041 
495 17,48 0,00036 
500 15,35 0,00032 
505 13,55 0,00028 
510 12,05 0,00025 
515 10,59 0,00022 
520 9,62 0,00020 
525 8,53 0,00018 
530 7,64 0,00016 
535 6,98 0,00014 
540 6,24 0,00013 
545 5,78 0,00012 
550 5,41 0,00011 
555 4,81 0,00010 
560 4,08 0,0000845 
565 3,75 0,0000776 
570 3,43 0,0000710 
575 3,07 0,0000635 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfico 2: Concentração de NaOH vs Tempo. 
 
 
 A função de distribuição de tempos de residência E(t) é dada por: 
𝐸(𝑡) = 
𝑐(𝑡)
∫ 𝑐(𝑡)𝑑𝑡
 
 Para resolver a integral, utilizou-se a regra do trapézio e calculou-se a área sob a curva: 
𝐴 =
(𝐵 + 𝑏) ∗ (𝑡𝑓 − 𝑡𝑖)
2
 
 
Tabela 3: E(t) e função distributiva coletiva F(t). 
Área 
cm² 
E(t) F(t) 
0 0 0,00000 
0,0978 0,00036 0,00036 
0,1059 0,00035 0,00072 
0,1074 0,00034 0,00106 
0,1755 0,00048 0,00154 
0,0339 0,00165 0,00319 
1,4268 0,00824 0,01143 
3,7075 0,00511 0,01654 
5,1100 0,00457 0,02111 
5,9250 0,00434 0,02545 
6,1575 0,00411 0,02956 
5,3925 0,00359 0,03314 
4,2850 0,00376 0,03691 
7,0050 0,00184 0,03875 
2,7200 0,00355 0,04229 
2,0475 0,00357 0,04586 
1,5575 0,00359 0,04945 
2,1010 0,00148 0,05093 
1,3110 0,00177 0,05270 
Área 
cm² 
E(t) F(t) 
0,5103 0,00374 0,05643 
0,4235 0,00378 0,06021 
0,3550 0,00377 0,06399 
0,3108 0,00397 0,06796 
0,2980 0,00414 0,07210 
0,2808 0,00389 0,07598 
0,2530 0,00397 0,07995 
0,2353 0,00401 0,08396 
0,2210 0,00401 0,08797 
0,2098 0,00406 0,09203 
0,2013 0,00405 0,09608 
0,1923 0,00404 0,10012 
0,1875 0,00414 0,10426 
0,1843 0,00407 0,10832 
0,1778 0,00406 0,11239 
0,1718 0,00407 0,11646 
0,1673 0,00410 0,12056 
0,1640 0,00410 0,12466 
0,1615 0,00411 0,12877 
0,1598 0,00412 0,13290 
0,1583 0,00412 0,13702 
0,1568 0,00412 0,14114 
0,1543 0,00409 0,14523 
0,1528 0,00415 0,14938 
0,1520 0,00411 0,15349 
0,1498 0,00411 0,15759 
0,1465 0,00408 0,16168 
0,1435 0,00411 0,16579 
0,1390 0,00404 0,16982 
0,1293 0,00394 0,17376 
0,1158 0,00388 0,17764 
0,1034 0,00394 0,18158 
0,0929 0,00390 0,18548 
0,0821 0,00387 0,18935 
0,0723 0,00388 0,19323 
0,0640 0,00390 0,19713 
0,0566 0,00387 0,20100 
0,0505 0,00394 0,20494 
0,0454 0,00389 0,20883 
0,0404 0,00391 0,21275 
0,0366 0,00395 0,21670 
0,0331 0,00391 0,22061 
0,0301 0,00398 0,22459 
0,0280 0,00400 0,22859 
0,0256 0,00390 0,23249 
0,0222 0,00380 0,23629 
0,0196 0,00397 0,24026 
0,0180 0,00396 0,24421 
0,0163 0,00391 0,24812 
 
 
 
 Gráfico 3: Função de distribuição cumulativa vs tempo. 
 
 
 O tempo espacial teórico é dado pela equação a seguir onde V é o volume e F é a vazão do reator: 
𝑡𝑡𝑒𝑜 =
𝑉
𝐹
 
 Sendo V= 0,000198m³ e F= 1,08108E-6 m³/s, substituiu-se os valores: 
𝑡𝑡𝑒𝑜 =
0,000198
1,08108𝐸 − 06
= 183,15𝑠 
 O tempo espacial experimental foi medido através da integral calculada também pelo método dos 
trapézios: 
𝑡𝑒𝑥𝑝 = ∫ 𝑡 ∗ 𝐸(𝑡)𝑑𝑡 
 Portanto texp= 103,37s, obtendo-se um erro experimental de 44%. 
 
5. CONCLUSÃO 
 O experimento de determinação de tempo de residência permitiu a visualização do 
comportamento de substâncias, bem como as reações envolvidas, dentro de um reator. A partir desse 
procedimento, é possível detectar possíveis falhas de projeto e/ou produção, visto que as partículas 
podem escoar em tempos diferentes das outras, o que afasta o processo da idealidade. 
Em relação aos resultados obtidos experimentalmente, é importante salientar que os valores de 
condutividade para t = 245 s (0,71 µS/cm) e t = 315 s (19,16 µS/cm) foram desconsiderados, pois houve 
erro de leitura no próprio condutivímetro, visto que são valores discrepantes em relação aos outros 
coletados. Os valores para t = 290 s (779 µS/cm) e t = 325 s (150,2 µS/cm) também foram 
desconsiderados por dualidade em relação aos valores anteriores a ambos. 
Antes do experimento, houve um erro de injeção da solução que contaminou o interior 
0,00000
0,05000
0,10000
0,15000
0,20000
0,25000
0,30000
0 100 200 300 400 500 600 700
F
(t
)
t (s)
Função de distribuição cumulativa
do reator. Por conta disso, aguardamos alguns minutos até identificarmos somente vazão de 
água na saída através da medição de condutividade. No entanto, não é possível afirmar que 
toda a solução de NaOH fora removida do interior do reator, portanto pode-se considerar este 
pequeno contratempo como um dos responsáveis pelo desvio apresentado. Outros fatores que 
influenciaram nos resultadosacima são: manuseio da solução, velocidade de injeção, aferição 
dos equipamentos e o fato de não haver total concomitância entre a leitura de tempo e de 
condutividade.