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01/09/2009

Introducción a los reactores químicos

Dr. Rogelio Cuevas García

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Reactores Químicos
Reactor Químico Es el dispositivo donde ocurre un cambio en la composición debido a la reacción química. Por lo tanto es cualquier recipiente donde ocurre una reacción química. El problema de la Ingeniería de reactores es realizar el diseñomás adecuado, con una metodología independiente del tamaño y reacción que se lleva a cabo p q

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Definiciones útiles Generales
SISTEMA HOMOGÉNEO: Aquel que presenta É una sola fase y por tanto su composición es idéntica en cualquier parte del sistema. SISTEMA HETEROGÉNEO: Cuando se requiere la presencia de más deuna fase para que la reacción se lleve a cabo.

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Definiciones útiles:
FASE: región uniforme en un sistema. Esto significa g g propiedades físicas uniformes y composición química uniforme.

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Definiciones útiles
Basándose en l d fi ii B á d las definiciones anteriores podemos clasificar l ti t i d l ifi los tipos de reacciones en: REACCIÓN HOMOGÉNEA: Involucra una sola fase. REACCIÓN HETEROGÉNEA: Cuando se requiere más de una fase para que la reacción se lleve a cabo. Por lo tanto, puede Involucrar más de dos fases Entonces de acuerdo a lo anterior podemos encontrar reactores que operen con reacciones heterogéneas uhomogéneas. Dentro de los g ,q p reactores heterogéneos los reactores catalíticos, que operan con la presencia de catalizador, y los reactores no catalíticos. Al existir más de una fase se deben tomar en cuenta los fenómenos de transferencia de masa y energía.
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Clasificación de los Reactores Químicos

Reactores
homogéneosCatalíticos heterogéneos No Catalíticos
Sólido-Gas Liquido-Gas Sólido -Liquido

Sólido-Gas Líquido-Gas Sólido-liquido-gas

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Diferentes definiciones de tiempo
En Ingeniería de reactores se utiliza el concepto de elemento de volumen Elemento de volumen: región del sistema (elemento de fluido) donde las propiedadesdel mismo pueden considerarse constantes. El tiempo de residencia (t) de un elemento del fluido es el tiempo que permanece dentro de un recipiente. En nuestro caso, el tiempo que permanece dentro del reactor. Más específicamente, el tiempo efectivo de reacción. En los reactores químicos, en algunas ocasiones el tiempo de residencia es igual para todos los elementos del fluido y en otras sepresenta una distribución de tiempos de residencia (DTR) o RTD (por sus siglas en ingles: residence time distribution). El tiempo de residencia promedio es el promedio de los tiempos de residencia de todos los elementos de fluido.

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Diferentes definiciones de tiempo
Solamente para sistemas de flujo Tiempo espacial (τ) esel tiempo requerido para que un volumen de alimentación igual al volumen del reactor pase a través del recipiente. Este parámetro se mide en condiciones arbitrarias, usualmente, en las condiciones de alimentación. El tiempo espacial es, g generalmente, utilizado como una cantidad para p escalar el volumen del reactor; pero las condiciones de reacción deben de ser iguales punto por punto en elescalamiento. Finalmente, la velocidad espacial (SV) se define como el reciproco del tiempo espacial y representa, entonces, el número d volúmenes d alimentación t l ú de lú de li t ió que se tratan en el reactor por unidad de tiempo. Por lo tanto, sus dimensiones son: tiempo-1.
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