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Sobre o regime de operação isoperibólico e sua diferença face ao isotérmico ou adiabático, e o controlo de reações químicas com risco de run away


"Nas indústrias de química fina e farmacêutica, o reator semi-batch (SBR) é o tipo de reator mais comumente usado. Acresce a isto que, em reações que se antecipem altamente exotérmicas. o modo de operação isoperibólico é também o mais comum." (Fonte)

"Em sistemas reais, o aumento da temperatura é acompanhado por um aumento correspondente da pressão, o que pode levar a uma explosão (isto é, a um aumento descontrolado da pressão). No entanto, a análise de perfis de temperatura é suficiente para estudar o problema para reatores adiabáticos e isoperibólicos, enquanto que outros casos mais complexos requerem a adoção de métodos mais avançados. (Fonte)


  • O que é a operação isoperibólica e o que diferencia da operação isotérmica ou adiabática?

O regime isoperibólico caracteriza-se pela existência de uma temperatura constante na parede interna do reator (Tj, no esquema abaixo), isto é, a superfície que contacta com a mistura reacional. Neste sentido, trata-se de uma situação distinta da operação isotérmica, em que o que permanece constante é a temperatura do próprio sistema reacional (Tr, no esquema abaixo), para a qual a temperatura da parede acaba por ter de ser inferior ou igual à do próprio sistema reacional. Por último, o sistema isoperibólico é distinto também do adiabático na medida em que a parede interna do reator (Tr) não acompanha a subida da temperatura do próprio sistema reacional. 


Fonte: Sébastien Leveneur, Lamiae Vernieres-Hassimi, Tapio Salmi, Mass & energy balances coupling in chemical reactors for a better understanding of thermal safety, Education for Chemical Engineers, Volume 16, July 2016,


  • Em que contextos é o modo de operação isoperibólico relevante?



Pese embora o modo de operação isoperibólico poder servir para controlar sistemas reacionais exotérmicos, as reações conhecidas por runaway não se conseguem totalmente evitar. Para estas contribuem as taxas de alimentação excessivas, temperaturas inadequadas ou falhas no sistema de arrefecimento (jacket, camisa), irregularidades na agitação, entre outros. Este fenómeno tem o potencial de ser desastroso, colocando em risco os ativos de uma empresa, bem colocar em risco os recursos humanos. Por este motivo, a identificação e prevenção de reações de runaway merece muita atenção.

Enquanto critério útil para avaliação de risco de um dado processo, e mesmo para o projecto de um reator, a temperatura máxima de uma reação de síntese após uma falha no sistema de refrigeração (parâmetro conhecidos por MTSR) foi inicialmente proposto. 

Outros critérios e situações têm vindo a ser investigadas no sentido de se tentar minimizar os fenómenos de run away.

Fonte: Wenshuai Bai, Lin Hao, Zichao Guo, Yangyang Liu, Rui Wang, Hongyuan Wei, A new criterion to identify safe operating conditions for isoperibolic homogeneous semi-batch reactions, Chemical Engineering Journal, Volume 308, 15 January 2017, Pages 8-17,

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