Diseño

Cap.1.- Introducción

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INGENIERIA DE LA REACCION QUIMICA

FUNDAMENTOS Y TIPOS DE REACTORES

Las reacciones químicas a nivel industrial (procesos unitarios) son las operaciones que tienen por objeto redistribuir los átomos de las especies reactivas para formar los productos de la reacción.
Las transformaciones químicas clásicas incluyen todas las que involucran interacciones entremoléculas, aunque pueden extenderse a las provocadas por los catalizadores enzimáticos (bioquímicas), interacciones entre radiación y moléculas (fotoquímicas), y transferencias entre conductores electrónicos e iónicos (electroquímicas). Pueden distinguirse también los sistemas homogéneos y los heterogéneos (tales como los catalíticos, reacciones fluido-sólido y fluido-fluido).

Las reacciones químicasson por lo general las etapas más significativas de los procesos, y las que deciden su viabilidad económica; la conjugación de los factores puramente económicos y los aspectos químicos y físicos del problema constituye la parte de la ingeniería más genuina del ingeniero químico, denominada diseño de reactores químicos.
Así, la "Ingeniería de la Reacción Química" es la disciplina que, por sisola, hace que la Ingeniería Química tenga una entidad propia dentro de la Ingeniería; el estudio de la “operación unitaria química” tiene una importancia central en el curriculum del ingeniero químico pues constituye el corazón de todos los sistemas de proceso (no olvidemos que siempre estará presente en cualquier proceso químico -junto con las correspondientes etapas físicas que en su caso laacompañen- y que aunque el reactor sea un item menor en los costes de capital, su operación determina frecuente y decisivamente la carga, tamaño y configuración de los equipos y operaciones asociadas de preparación, acondicionamiento y separación). La Ingeniería de la Reacción Química es una disciplina valiosa para la optimización, sobre todo en combinación con los procesos de alta tecnología, aunque nonecesariamente con los productos de alto valor añadido; la razón puede ser simple: en producir estos últimos, el cuello de botella está en la ciencia, los escalamientos son pequeños y la eficiencia no es crítica debido a los altos márgenes de beneficio. Aunque esta situación puede cambiar con la competitividad o ampliación de las producciones actuales, lo que es claro es que la ingeniería de lareacción química es una disciplina conectada especialmente con los procesos industriales más básicos. Otras tendencias son su orientación hacia los procesos y su ligazón más fuerte con la química y dinámica de fluidos, la producción flexible, reacción y separación combinadas, sistemas expertos, etc. Junto a los principios básicos, solo es posible enseñar normalmente algunos desarrollos bien elegidosy valiosos; aunque desde un punto de vista en que la ingeniería de la reacción química es una disciplina madura, más importante que un desarrollo mayor de los principios, resulta su aplicación a las nuevas tecnologías.

El texto incluye una introducción a los reactores químicos (conceptos fundamentales y cinética química aplicada), y cuatro grandes temas que tratan del análisis de susdiferentes tipos y operaciones (reactores ideales, régimen no estacionario, reacciones múltiples, flujo no ideal y sistemas heterogéneos). Se suponen los conocimientos de cinética química básica, dedicados a la teoría y al cálculo cuantitativo de la reactividad química, esencial para el diseño, control y optimización de los reactores industriales.

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La Operación UnitariaQuímica
La “Ingeniería de las reacciones químicas” se ocupa del diseño y operación de los aparatos donde se llevan a cabo las transformaciones químicas a escala industrial: reactores químicos; puede decirse que es la disciplina que cuantifica la influencia de los fenómenos de transporte y la cinética, para relacionar el funcionamiento de los reactores con las condiciones y variables de entrada:...