Modelo para un tanque perfectamente agitado con calentamiento’

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PROYECTO DE FIN DE CURSO I/2008

‘MODELO PARA UN TANQUE PERFECTAMENTE AGITADO
CON CALENTAMIENTO’


1. INTRODUCCIÓN

Los recipientes de calentamiento son usados en muchos procesos químicos. A menudo estos recipientes de mezclado son calentados, ya sea por un serpentín o por una chaqueta alrededor del recipiente.

Por ejemplo, un recipiente de mezcla puede servir como un reactorquímico, donde dos o más componentes reaccionan para producir uno o más productos. A menudo esta reacción debe ocurrir a cierta temperatura para conseguir un rendimiento adecuado. La temperatura en el recipiente es mantenida mediante la variación del flujo de un fluido a través de la chaqueta o serpentín.


2. OBJETIVOS


Objetivo general

□ Realizar la simulación del proceso del problemaplanteado, el cual indica el calentamiento de un fluido contenido en un tanque perfectamente agitado, mediante otro fluido que está contenido en una chaqueta de calefacción.

Objetivos específicos

□ Hallar el modelo dinámico no lineal que obedezca al proceso.


□ Desarrollar las ecuaciones que rigen el sistema.

□ Determinar los grados de libertad del sistema.

□Realizar el flujograma del proceso, para conocer la secuencia de pasos a seguir para resolver el problema planteado.

□ Desarrollar un programa en MATLAB que permita resolver el problema.

□ Presentar los resultados en forma de tablas, para que puedan interpretarse con facilidad.





3. FUNDAMENTO TEÓRICO

Definición de reactor químico

Un reactor químico es una unidadprocesadora diseñada para que en su interior se lleve a cabo una o varias reacciones químicas. Dicha unidad procesadora está constituida por un recipiente cerrado, el cual cuenta con líneas de entrada y salida para sustancias químicas, y está gobernado por un algoritmo de control.

Los reactores químicos tienen como funciones principales:

• Asegurar el tipo de contacto o modo de fluir de losreactantes en el interior del tanque, para conseguir una mezcla deseada con los materiales reactantes.


• Proporcionar el tiempo suficiente de contacto entre las sustancias y con el catalizador, para conseguir la extensión deseada de la reacción.

• Permitir condiciones de presión, temperatura y composición, de modo que la reacción tenga lugar en el grado y a la velocidad deseada,atendiendo a los aspectos termodinámicos y cinéticos de la reacción.


Reactores continuos


Los típicos reactores continuos son recipientes agitados, ya sea de modo simple o en cascada, con tuberías de flujo de descarga. En estos sistemas todos los reactivos son continuamente cargados al reactor y los productos son continuamente descargados.

Los reactores continuos se caracterizan portrabajar en condiciones estacionarias, en las que tanto el calor generado como la composición permanecen constantes durante la operación.

Dado que los requerimientos de productos no cambian significativamente, el proceso necesitará mínimas modificaciones durante su vida de trabajo para mantenerse competitivo.

Además los procesos continuos tienen otras ventajas, en relación a los procesosdiscontinuos:

• Requieren menor espacio.

• Requieren menos material.

• Necesitan menor volumen de almacenaje.



Reactor continuo de tanque perfectamente agitado

Un reactor continuo de tanque agitado es, básicamente, un recipiente por el que circula un caudal de fluido y en cuyo seno el fluido se encuentra perfectamente agitado de manera que, en un momento dado, todos los puntosdel mismo poseen idénticas propiedades, variando éstas con el tiempo.

3.4. Transferencia de calor

La transferencia de calor, es el proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción.
En física térmica, la...
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