Fornos rotativos a contato direto são equipamentos bastante utilizados na indústria em diversas aplicações. O estudo do tempo de residência das partículas nesses reatores é de fundamental importância no desenvolvimento de sistemas controlados e otimizados. No presente trabalho foi desenvolvida a técnica de distribuição dos tempos de residência (DTR) no forno rotativo em escala piloto de 5,45 m de comprimento e 0,90 m de diâmetro interno com controle computadorizado das variáveis operacionais. O forno é projetado para produção de gesso a partir de gipsita com uso de gás liquefeito de petróleo como combustível. Estudos preliminares mostraram que partículas de gipsita com diâmetro inicial inferior a 0,60 mm não apresentam variação do tamanho durante o transporte no cilindro, após calcinação numa estufa mantida a 200 ºC e no próprio forno rotativo, indicando que esta granulométria é adequada para realização de medições de DTR. A análise das DTRs, obtidas na presença de chama de combustão, mostram que as partículas apresentam menor tempo de residência médio (TRM) e maior desvio padrão da DTR, quando comparados aos resultados obtidos em forno operando em ausência de chama. Tais resultados encontram suas explicações nos fenômenos de carreamento das partículas pelo fluxo gasoso e de fluidização do colchão devido a calcinação. Observa-se, também, que o aumento da velocidade de rotação de cilindro gerou diminuição do TRM e desvio padrão da DTR. O primeiro efeito era previsto na literatura. Através da variação deste parâmetro dois produtos da calcinação foram obtidos: o gesso rápido (baixo tempo de pega) e o lento (alto tempo de pega). O segundo efeito, não previsto na literatura, é atribuído ao fenômeno de fluidização do colchão de partículas que favorece as taxas de mistura. Os resultados experimentais foram analisados com base em três modelos hidrodinâmicos: tanques em série, dispersão axial (ambos com um parâmetro) e Cholette-Cloutier Modificado (três parametros). Foi evidenciado que os modelos de um parâmetro representaram os resultados na presença de chama de combustão mais precisamente que os resultados obtidos na ausência desta. Isto pode ser explicado pela inadequação destes em representar o comportamento assimétrico de distribuições. O modelo com três parâmetros foi sataifatório para todos os resultados experimentais obtidos